Горенский Б.М. (рук.) Информационные технологии в металлургии

Подождите немного. Документ загружается.

строения информационной базы, математических методов и моделей, соот-

ветствующих программ.

Специальное обеспечение направлено на решение конкретных функ-

циональных задач АСУ и отражает особенность системного и общего видов

обеспечения при их использовании в конкретных условиях.

Организационное обеспечение

Организационное обеспечение – совокупность методов и средств орга-

низации функционирования АСУ и взаимодействия персонала с технически-

ми средствами АСУ.

К основным функциям организационного обеспечения относятся:

 анализ существующей системы управления и формулирование направ-

лений повышения её эффективности;

 выбор направления совершенствования существующей системы управ-

ления;

 рациональное распределение функции и ответственности АУП и тех-

нических средств АСУ при решении задач управления;

 выбор и постановка задач управления, обеспечивающих повышение

эффективности системы;

 формулировка требований к техническому и другим видам обеспече-

ния АСУ;

 разработка организационных решений (состав, структура, взаимосвя-

зи);

 организация создания АСУ с учетом ограниченных материальных и

трудовых ресурсов;

 подготовка ОУ к вводу в действие АСУ;

 организация надежного и эффективного функционирования АСУ;

 организация систематического анализа эффективности функциониро-

вания АСУ и выработка мер по устранению выявленных недостатков.

Правовое обеспечение

Правовое обеспечение – это совокупность норм, выраженных в норма-

тивных актах, которые устанавливают и закрепляют организацию этих сис-

тем, их цели, задачи, структуру и функции, правовой статус АСУ и всех ее

звеньев, а также регламентируют процессы создания и функционирования

АСУ.

Правовое обеспечение АСУ включает общую часть – нормативные по-

ложения и акты, определяющие процесс функционирования АСУ, и специ-

альную часть – нормативные акты для конкретных АСУ.

Общая часть правового обеспечения включает нормативные акты, рег-

ламентирующие процесс управления в АСУ (сбор информации, обработку) и

функции управления, выполняемые системой автоматизации и персоналом.

Специальную часть составляют следующие нормативные акты:

перечень основных типов управленческих решений, принимаемых в АСУ;

 процедура принятия и контроля за принятием решений;

 перечень оснований и видов ответственности работников и решений,

принятых в рамках действия АСУ;

 порядок подготовки и оформления документов, регулирующих функ-

ционирование АСУ.

Математическое и программное обеспечение

Математическое и программное обеспечение во многом определяют

эффективность выполнения системой поставленных функций. Поэтому при

разработке МО необходимо учитывать характерные особенности ОУ, кото-

рые накладывают ограничения на математическое обеспечение АСУ.

Основными факторами при определении требований к МО являются:

 характеристики ОУ;

 степень дискретности ТП;

 характеристики решаемых задач;

 объем вводимой, выводимой и условно-постоянной информации;

 наличие управления в реальном масштабе времени.

Построение МО должно исходить из общих принципов построения

АСУ, основанных на требованиях системного подхода и предусматриваю-

щих рассмотрение АСУ как единой интегрированной системы, которая объе-

диняет оперативно-диспетчерское и производственно-хозяйственное управ-

ление, производит взаимоувязку задач и подсистем и информационный об-

мен между ними

Характерной особенностью современного состояния ПО АСУ является

то, что наборы модулей программы предназначены для решения определен-

ных классов задач на различных типах ЭВМ и рассчитаны на конкретные

требования как можно большего числа потребителей.

Назначение и структура МО

Системы математического обеспечения (СМО) АСУ представляют со-

бой сложное образование, объединяющее различные элементы.

Структура

СМО в целом достаточно единообразна для различных АСУ вследствие

единства подхода программистов к реализации решений на ЭВМ.

По функциональному назначению СМО подразделяются на три основ-

ных комплекса: операционную систему, средства автоматизации программи-

рования и библиотеку рабочих программ. Центральную роль играет операци-

онная система, которая состоит из совокупности программ, предназначенных

для

решения потока задач на ЭВМ и для обеспечения взаимодействия между

ЭВМ и оператором. Операционные системы разделяются по целевому назна-

чению и могут иметь общее назначение или узкую проблемную ориентацию.

В зависимости от организации решения задач на ЭВМ различают сле-

дующие режимы работы операционной системы:

 индивидуальный;

 пакетной обработки;

 мультипрограммирования, при котором одновременно решается не-

сколько задач по нескольким программам;

 разделения времени, когда возможно решение одновременно несколь-

ких задач.

Математическое обеспечение разделяют

на внутреннее и внешнее МО.

Внутреннее МО состоит из эксплуатационных программ, системы програм-

мирования и операционной системы, обеспечивающих математическую и

техническую эксплуатацию ЭВМ. Внешнее МО предназначено для целевого

использования и определяется спецификой комплекса задач, решаемых

АСУП.

Для записи алгоритмов решения задач на ЭВМ используют специаль-

ные алгоритмические языки. Различают проблемно-ориентированные

и ма-

шинно-ориентированные языки, которые относят к языкам низшего уровня.

В машинно-ориентированных языках программирования (языки ассемблера)

применяют в качестве элементов программы машинные команды определен-

ной ЭВМ. Команды выдаются с помощью мнемонических сокращений.

Программное обеспечение

Эффективность применения ЭВМ в АСУ зависит от их оснащенности

средствами ПО. Анализ показывает, что в настоящее время на разработку ал-

горитмов и программ затрачивается 60% времени и средств, доля которых в

дальнейшем будет расти.

Под ПО АСУП понимается совокупность программных средств и соот-

ветствующая документация, предназначенная для автоматизации процессов

разработки и выполнения программ, решения функциональных задач АСУП,

эксплуатации вычислительного комплекса.

В ПО АСУП выделяются три основных класса системного программи-

рования: постановка, разработка и отладка программ; организация процесса

выполнения программы и эксплуатация вычислительных комплексов.

Структура и состав ПО развивались и совершенствовались от по-

коления к поколению ЭВМ. Основу ПО ЭВМ первого поколения составлял

машинный язык, поэтому ЭВМ были программно не совместимы. Разработка

ПО занимала много времени и зависела от квалификации программиста, по-

этому возникла идея автоматизации программирования за счет создания биб-

лиотеки стандартных программ.

Второе поколение ЭВМ кроме библиотек имело программы-трансля-

торы с алгоритмических языков на машинные языки. Однако состав ПО у

различных типов ЭВМ отличался друг от друга.

Третье поколение ЭВМ обладает СПО, которое служит для макси-

мального сокращения времени на подготовку и отладку программ.

При эксплуатации ЭВМ различают два режима: обработку программ

пользователя и обработку организационных задач.

Реализация этих режимов осуществляется с помощью операционных

систем, входящих в программное обеспечение ЭВМ.

Операционные системы

Основу системного программного обеспечения современных ЭВМ со-

ставляют ОС.

Под ОС понимается организованная совокупность программ регуляр-

ного применения, обеспечивающая управление всеми ресурсами ЭВМ с це-

лью их эффективного использования. К ресурсам ЭВМ относятся ПО, аппа-

ратное обеспечение и наборы данных, хранящиеся в памяти ЭВМ.

ОС обеспечивает автоматизацию процесса программирования, об-

легчение отладки программ пользователя. Одной из основных задач ОС яв-

ляется проверка работоспособности ЭВМ, контроля и диагностики аппарат-

ных и программных средств. ОС занимает промежуточное положение между

ЭВМ и пользователем, обеспечивая процесс функционирования вычисли-

тельной машины. ОС состоит из управляющих и обрабатывающих программ.

Управляющие программы

Управляющая программа подчинена устройству управления ЭВМ и

определяет, какие программы необходимо запустить в работу, какие пре-

рвать, продолжать обработку дальше или окончить её раньше времени.

Управляющая программа содержит требования для вмешательства в теку-

щую программу, организационных запросов текущей программы пользова-

теля и сообщений о помехах, поступающих от других частей системы.

Управляющие программы выполняют следующие функции:

 организацию диалога с оператором;

 планирование вычислительного процесса;

 управление вычислительным процессом;

 управление обменом данных.

Управляющие программы состоят из программных блоков, к которым

относятся блок прерывания программ, блок организации ввода-вывода, блок

связи с оператором и т.д.

Число блоков выбирают в зависимости от объема системы и сложности

задач.

Обрабатывающие программы

Обрабатывающие программы подразделяют на тестовые, программы

управления данными и программы ведения внешних носителей.

Обрабатывающие программы выполняют действия по заведению и

корректировке содержания программ и массивов информации с одного носи-

теля на другой, включая ввод информации в ЭВМ и вывод, перевод инфор-

мации с диска в ОП.

Кроме операционной системы в состав МО входят средства авто-

матизации программирования и библиотеки рабочих программ, которые

включают в себя библиотеку стандартных программ, библиотеку типовых

программ и библиотеку специализированных программ.

Информационное обеспечение АСУ

Под информацией в широком смысле слова понимают сведения об ок-

ружающем мире, которые мы получаем в результате взаимодействия с ним,

приспособления к нему и изменения его. Различают два вида информации:

априорную, известную до начала процесса, рабочую, получаемую в ходе

процесса.

Для решения задачи управления необходимо, во-первых, измерить фи-

зическую величину, во-вторых, сравнить измеренное значение с задачными

и, в-третьих, воздействовать на ОУ таким образом, чтобы уменьшить разни-

цу между измеренным и заданным значениями регулируемой величины.

Информация в АСУ может существовать в двух формах: непрерывной,

или аналоговой, и дискретной, или цифровой. В АСУ наибольшее распро-

странение получила цифровая информация из-за удобства обработки и хра-

нения, более высокой помехоустойчивости, возможности использования для

разработки ММ ОУ.

Информационное обеспечение

Информационным обеспечением (ИО) называется совокупность единой

системы классификации и кодирования технико-экомической информации,

унифицированной системы документации и массивов информации, исполь-

зуемых в АСУ.

В АСУП ИО включает экономическую и организационную ин-

формацию о функционировании предприятия, систему классификаторов, но-

сители информации, информационные потоки и информационную базу.

В АСУТП ИО включает постоянную, условно-постоянную и опера-

тивную информацию об определяющих факторах ТП, носители информации,

информационные потоки и информационную базу.

Экономическая и организационная информация о функционировании

отрасли и предприятия представляет совокупность сведения о составе трудо-

вых, материальных и финансовых ресурсов, на основании которых осущест-

вляются функции планирования, учета, контроля, анализа и управления от-

раслью и предприятием. Информация характеризуется массовостью входных

и выходных сведений, а достижение результатов

осуществляется их выбор-

кой и группировкой по некоторым признакам без усложненных вычислений.

Классификация информации

Информация в АСУ является предметом и продуктом управленческого

труда, а в АСУП она представляет собой сведения о состоянии всех видов

ресурсов и процессов на предприятии.

По функциональному назначению информация делится на четыре

класса:

 нормативно-справочную;

 учетно-дискретную;

 планово-расчетную;

 отчетно-статистическую.

Нормативно-справочная – это первичная информация о состоянии ОУ в

системе. К ней относятся сведения об изделиях, материалах, оборудовании,

рабочей силе и т.д.

Учетно-дискретная – это первичная информация об изменении состоя-

ния ОУ, производственной программы, данных приемно-сдаточных наклад-

ных, сведений об изменении нормативно-справочной информации и т.д. Ин-

формация этого класса используется в режиме реального времени и, как пра-

вило, не предназначена для длительного хранения.

Планово-расчетную информацию образуют промежуточные данные,

определенные с помощью нормативно-справочной информации. Это в ос-

новном нормативно-справочные показатели: величина партии, технологиче-

ский цикл, начало запуска, срок выпуска. Информация этого класса органи-

зуется так же, как нормативно-справочная.

Отчетно-статистическая информация формируется из нормативных

данных, исходных документов функциональных подсистем. Ее особенностью

является привязка информации в каждом отдельном случае к конкретной за-

даче функциональной подсистемы или конкретной модификации.

По стабильности информацию в АСУ подразделяют на постоянную,

условно-постоянную и переменную.

Постоянная информация – это такая информация, которая не изменяет-

ся длительное гремя (ГОСТ, нормы, шифр продукции). К ней относится нор-

мативная информация, регламентирующая установленные нормы.

Условно-постоянная информация сохраняется только в течение опре-

деленного промежутка времени (нормы, цены). Переменная, или текущая

информация, характеризует состояние параметров ОУ за текущий момент

времени.

Формирование информации

ИО СУ создается на основе обследования фактического состояния ИО

традиционной СУ, а также на понимании решаемых задач. При этом необхо-

димо в первую очередь определить цеди и критерии задач, способы их реше-

ния.

Затем следует проанализировать первичную информацию, исполь-

зуемую для решения задач управления, и рассмотреть выходную инфор-

мацию, получаемую в результате решения этих задач. После этого изучить

назначение и состав показателей, периодичность поступления и обработки.

ИО АСУ обладает развитой многоуровневой структурой и должно

осуществлять связи как между различными узлами внутри системы, так и с

большим числом внешних организаций. Это требует создания специальных

методов согласования различных уровней, разработки системы связи между

ними и создания специальных классификаторов.

Важнейшими принципами организации ИО являются:

 системный подход в обеспечении информационной совместимости при

построении ее подсистем и элементов, т.е. создание взаимосвязанной сово-

купности форм обмена информацией;

 реализация структуры информационной системы на принципах блоч-

ности и типизации, при которой блоки ИО строят по единым типовым прави-

лам и описывают на одном языке;

 унификация и структуризация форм и обмена информацией, включая

унификацию, упорядочение языка и сокращение числа документов;

 интеграция обработки информации, т.е. однократный ввод данных

и многократное их использование;

 агрегация и фильтрация данных, зависимость степени агрегации от

уровня принятых решений;

 учет требований машинной обработки.

Данные систематизируются в специальные массивы – информацион-

ную базу системы, в состав которой, входят нормативные и справочные дан-

ные, составляющие информационный базис системы; текущие сведения об

ОУ или процессе; текущие сведения, поступающие в систему извне и тре-

бующие ее ответной реакции или влияющие на алгоритм выработки реше-

ний; накапливаемые учетные и архивные сведения, необходимые для плани-

ровании и развития системы.

Носители информации

Любая информация должна быть отражена на носителе. Поэтому при

разработке ИО необходимо учитывать ряд условий. В частности, что вводи-

мые в ЭВМ данные должны быть формализованы (кодированы), правильно

интерпретированы программами обработки; машинные массивы должны

быть организованы так, чтобы можно было эффективно оперировать с ними с

учетом технических возможностей ЭВМ, а между состоянием ОУ и его ММ

должно быть обеспечено соответствие.

Кодирование информации заключается в замене обычной записи с по-

мощью соответствующих ей кодов. Код – комбинация букв, цифр, присвоен-

ных некоторому понятию, несущая определенную информацию. Идентифи-

катором является систематизированный свод наименований и кодов опреде-

ленного множества, объединяемый некоторым общим признакам.

Системы классификации и кодирования призваны обеспечивать сопос-

тавимость информации в АСУ. Коды и классификаторы должны быть обще-

принятыми и доступными, должны обеспечивать решение всех задач и иметь

резервы, чтобы в случае необходимости увеличивать объем кодируемой ин-

формации.

Разработка систем классификации и кодирования информации состоит

из нескольких этапов. В ходе первого этапа следует определить полный пе-

речень всех необходимых классификаторов, установить четкие границы каж-

дого классификатора, определить признаки классификации для разбивки на

соответствующие группировки, выбрать и установить структуру кодов, раз-

работать инструкцию по использованию полученных материалов.

Следующим этапом является размещение информации на машинных

носителях. Для этой цели используются запоминающие устройства на маг-

нитных лентах, дисках и барабанах, перфокарты и перфоленты и машино-

писный текст. Наибольшее распространение в АСУП получили запоминаю-

щие устройства на магнитных носителях информации, которые более удобны

в эксплуатации и имеют большую скорость обмена информацией с процессо-

ром ЭВМ.

Принцип действия управляющего вычислительного ком-

плекса АСУ ТП

Основой функционирования АСУ ТП являются математические моде-

ли объектов или процессов. Математической моделью объекта называют его

описание на каком либо формальном математическом языке (алгебраические

и другие уравнения), позволяющее выносить суждение о некоторых парамет-

рах объекта при проведении формальных процедур над его описанием.

Математическая модель сложного технологического процесса дает уп-

рощенное (приближенное) описание этого процесса, однако при использова-

нии ЭВМ и численных методов решения математическую модель возможно

усложнить практически до любого требуемого уровня точности.

Для реализации функций АСУ ТП металлургического производства

имеется возможность комплектовать АСУ вычислительными машинами

ЭВМ третьего и последующих поколений, т.е. машинами общепромышлен-

ного назначения. Практика разработки АСУ ТП указывает на предпочтитель-

ное применение для этой цели машин общепромышленного назначения. Дос-

тоинствами УВК с ЭВМ общепромышленного назначения являются:

 построения системы по блочно-агрегатному принципу;

 возможность расширения системы в процессе эксплуатации при рас-

ширении или изменении круга решаемых задач;

 возможность постепенной модернизации системы путем замены от-

дельных элементов более совершенными;

 работа вычислительных систем в реальном масштабе времени;

 наличие развитой системы связи с объектом управления;

 высокая надежность систем.

Применение средств вычислительной техники в АСУ ТП привело к ка-

чественному скачку в их развитии, к достижению нового, более высокого

технического уровня управления крупными и сложными технологическими

агрегатами и производствами. ЭВМ в системах управления открыли принци-

пиально новые возможности, не реализуемые другими средствами.

Оптимизация управления в темпе с процессом позволяет реализовать

его без запаздывания. Возможно предсказание хода технологического про-

цесса, т.е. управление объектом на основании данных упреждающего во вре-

мени анализа поведения объекта по его математической модели, хранящейся

в памяти ЭВМ. Реализовать управление при неполной информации об объек-

те возможно по косвенным параметрам процесса, управление при отсутствии

полной информации о процессе - это наиболее актуальная задача в настоящее

время. Управление с адаптацией осуществляется при самообучении системы,

сопровождающемся изменением ее параметров и структуры.

Реализация перечисленных задач требует обработки больших потоков

информации и выполнения основных функций в реальном масштабе време-

ни.

Это предъявляет к ЭВМ, используемым в АСУ ТП, специфические

требования:

 возможность работы в условиях непосредственного ввода информации

о состоянии объекта и вывода командной и сигнальной информации, а также

осуществление вычислительных операций с получением необходимых ре-

зультатов в темпе с управляемым процессом;

 универсальность и приспособленность к решению различных задач,

определяемых разнообразием объектов и целей управления;

 повышенная надежность, которая характеризует возможность работы в

цеховых условиях; наличие широкой номенклатуры устройств связи с объек-

том, обеспечивающих формирование, передачу и ввод информации в УВМ, а

также передачу в требуемой форме обработанной в машине информации на

управляемый объект;

 качественное обслуживание, для реализации которого необходим ква-

лифицированный персонал.

Регулирующий микропроцессорный контроллер Ремиконт Р-130

Назначение и общие характеристики

Ремиконт Р-130 – это компактный малоканальный многофункциональ-

ный контроллер (рисунок 15), предназначенный для автоматического регу-

лирования и логического управления технологическими

процессами в металлургической, химической, энергетической и других от-

раслях промышленности.

Ремиконт Р-130 эффективно решает как сравнительно простые, так и

сложные задачи управления. Благодаря

малоканальности он позволяет, с од-

ной стороны экономично управлять небольшим агрегатом и, с другой, 

обеспечить высокую живучесть крупных систем управления.

Контроллер имеет две модели – регулирующую и логическую.

Регулирующая модель предназначена для решения задач

автоматического регулирования, логическая модель – для реализации логи-

ческих программ шагового управления.

Регулирующая модель позволяет вести локальное, каскадное, суперви-

зорное, многосвязное регулирование. Архитектура этой модели обеспечивает

режимы

управления

контуры

гнездо

разъема ПН-1

клавиатура

значение контро-

лируемых пара-

метров

ВЗ ПЗ РЗ ЛУ ДУ РУКУ

ОК

0 20406080100

выхвх

№

контур

0 321 4

задание

сигнал за-

дания

ошибки

виды кон-

троля

выход

режимы

задания

Рис. 15 Лицевая панель Ремиконта Р-130