Тверской Ю.С. (ред.) Управление в технических системах

Подождите немного. Документ загружается.

(сбор и первичная обработка информации, контроль

технологических параметров, дистанционное управление,

автоматическое регулирование, технологические зашиты и

блокировки, логическое управление и др.).

Для каждого контроллера создаются собственные

алгоритмические схемы (технологические программы).

Алгоритмическая схема для контроллера может быть очень

большой. Поэтому для удобства проектирования и дальнейшего

чтения желательно разбить большую технологическую

программу на отдельные задачи и подзадачи.

Исходя из этого первым этапом проектирования алго-

ритмических схем является определение иерархической

структуры задач контроллера в последовательности:

1) определяются задачи – логически завершенные с техно-

логической точки зрения элементы структуры технологической

программы, облегчающие пользователю «навигацию»

(ориентирование) на множестве используемых в контроллере

алгоритмов. Между задачами возможна связь на уровне

алгоблоков;

2) каждая из задач разбивается на более мелкие элементы

структуры – подзадачи;

3) каждая из задач (подзадач) содержит набор законфи-

гурированных алгоблоков, реализующих необходимый алгоритм

контроля и управления.

Проектирование алгоритмических схем контроллеров

АСУТП для каждой функциональной задачи контроля и

управления рекомендуется выполнять в такой последова-

тельности:

1) в соответствии с проектной компоновкой контроллера

для всех функциональных задач определить состав алгоритмов

ввода/вывода;

2) запроектировать необходимые алгоритмы ввода/вывода,

произвести их настройку и конфигурацию;

3) для каждой функциональной задачи АСУТП определить

состав алгоритмов контроля и управления;

4) запроектировать необходимые алгоритмы контроля и

управления, произвести их настройку и конфигурацию;

5) построить связи между алгоритмами контроля и

управления, алгоритмами ввода/вывода;

6) произвести компиляцию технологической программы;

7) загрузить технологическую программу в контроллер;

8) проверить работу алгоритмов и выполнить необходимую

наладку (настройку).

3.4.4. Разработка прикладного ПО операторских станций

информационно-вычислительного комплекса

Современный операторский интерфейс включает в себя

набор видеограмм (мнемосхем) и контекстных диалоговых окон,

которые создаются с помощью специализированных

инструментальных программных средств, входящих в состав

ПТК. Среди основных типовых функций, реализуемых

посредством этих программных средств, выделяют: создание

изображений, их динамизацию и привязку к объектам,

реализующим обмен информацией с другими компонентами

системы (контроллерами, рабочими станциями). Во многих ПТК

имеется уже готовая библиотека типовых изображений, что

значительно облегчает процесс создания операторского

интерфейса.

Проектирование человеко-машинного интерфейса АСУТП

рекомендуется выполнять в определенной последовательности.

1. Планировка экрана операторской станции.

На этом шаге определяются основные элементы

управления навигацией, включающие в себя удобные

процедуры перехода от одной мнемосхемы к другой. Главная

задача навигации – обеспечить максимально быстрый доступ к

требуемой информации. При навигации целесообразно

руководствоваться двумя основными принципами:

- принципом ответственности – чем ответственнее

информация (под ответственной понимается информация,

связанная с безопасностью управления), тем за меньшее число

шагов до нее можно добраться;

- принципом актуальности – чем актуальнее информация

(под актуальной понимается ограниченная совокупность

параметров, достаточно полно характеризующих состояние

технологического процесса), тем за меньшее число шагов до

нее можно добраться.

Проект должен быть выполнен таким образом, чтобы до

ответственной и актуальной информации можно было добраться

за 1 шаг. Остальная информация может быть доступна за 1–3

шага.

2. Создание шаблона проекта.

Шаблон – это совокупность «пустых» мнемосхем и

объектных окон. На этом шаге изображения не создаются –

заготавливаются лишь пустые рамки изображений с

произвольными размерами, но с реальными именами. Все

шаблоны мнемосхем распределяются по узлам, все шаблоны

объектных окон привязываются к системной базе данных.

Состав мнемосхем и объектных окон может пополняться и

видоизменяться в процессе работы над проектом.

3. Подготовка библиотек картинок и фигур.

Картинки и фигуры непосредственно не связаны с базой

данных. Они не привязаны ни к узлам, ни к каким-либо объектам

и при необходимости могут свободно заимствоваться из другого

проекта. Библиотеки картинок и фигур могут пополняться и

видоизменяться в процессе работы над проектом.

4. Подготовка библиотеки мнемосимволов.

Для всех типов объектов, участвующих в проекте АСУТП,

разрабатываются изображения мнемосимволов, выполняется их

анимация и рецепция. При необходимости для каждого типа

объекта можно запроектировать несколько разных

мнемосимволов.

5. Проектирование панелей управления.

Определяется информация, которая должна присутствовать

на каждой из панелей, после чего выполняются все этапы

проектирования изображений, размещаемых на этих панелях.

6. Проектирование объектных окон.

Шаблоны объектных окон заполняются и проектируются

полноценные объектные окна. Для каждого из окон задается

размер, выбирается цвет фона и подготавливается

изображение. С каждым типом объекта может быть связано

несколько объектных окон.

7. Проектирование мнемосхем.

Заполняются шаблоны мнемосхем и проектируются

полноценные мнемосхемы. Для каждого шаблона задается

размер, выбирается цвет фона и подготавливается

изображение.

3.5. К вопросу о защите интеллектуальной собственности

3.5.1. Предварительные замечания. Общие понятия

о проектировании на уровне изобретений

При достаточно глубокой проработке специальных вопросов

Поддерживается дисциплинами «Учебно-исследовательская работа»,

«Технология создания АСУТП» учебного плана специальности.

дипломного проекта (работы) может быть получен

принципиально новый результат, имеющий статус

предполагаемого изобретения. Данный результат

целесообразно довести до уровня заявки на патент, которую

следует привести в приложении к пояснительной записке.

В ряде случаев, когда существенно новым результатом в

дипломном проекте (работе) является программа ПЭВМ,

следует оформить заявку на регистрацию данного программного

продукта в соответствии с Законом РФ о регистрации

программных средств.

Основные понятия и определения в области

изобретательской деятельности и особенности подготовки

заявок на изобретение или полезную модель изложены в

Патентном законе РФ.

Изобретение

– новое и обладающее существенными

отличиями техническое решение задачи, дающее

положительный эффект. Изобретение является одним из

объектов промышленной собственности.

Полезная модель

– так называемое «малое изобретение».

Полезная модель отличается от изобретения менее жесткими

требованиями Патентного закона РФ.

Промышленный образец – это декоративный или

эстетический аспект изделия. Образец может включать

трёхмерные признаки, такие как форма или поверхность, или

двумерные – рисунки, контуры или цвет.

Уровень техники – любые сведения, ставшие

общедоступными в мире до даты приоритета изобретения. В

уровень техники также включаются все ранее поданные в

Российской Федерации заявки на изобретения и полезные

модели.

Формула изобретения – краткая словесная характеристика

технической сущности изобретения, определяющая его объем

(прил. 4).

Аналог – известный объект того же назначения,

характеризующийся совокупностью признаков, сходных с

совокупностью существенных признаков изобретения.

Автор изобретения имеет право дать изобретению свое имя или

специальное название.

Это новый объект российского патентного законодательства.

Прототип изобретения – наиболее близкий аналог по

технической сущности и по достигаемому результату при его

использовании.

3.5.2. Условия патентоспособности изобретения

Изобретения являются основой научно-технического

прогресса, а их создание – важный для общества творческий

процесс разработки наиболее актуальных технических проблем.

Проектирование на уровне изобретения позволяет

обеспечить достижение разработчиком требований,

превышающих мировой уровень, и защиту интеллектуальной

собственности разработки.

Изобретению предоставляется правовая охрана, если оно

является новым, имеет изобретательский уровень и

промышленное применение.

В качестве изобретения охраняются технические решения,

заявленные в виде способа (процесс осуществления действий

над материальным объектом с помощью материальных

средств), устройства (системы) и продукта (вещества).

Не считаются изобретениями открытия, научные теории и

математические методы; решения, касающиеся только

внешнего вида изделий и направленные на удовлетворение

эстетических потребностей; правила и методы

интеллектуальной или хозяйственной деятельности; программы

для электронных вычислительных машин; решения,

заключающиеся только в переработке информации.

3.5.3. Условия патентоспособности полезной модели

В качестве полезной модели охраняется техническое

решение, относящееся к устройству. Полезная модель

признается соответствующей условиям патентоспособности,

если она является новой и промышленно применимой.

В качестве полезных моделей правовая охрана не

предоставляется решениям, касающимся только внешнего вида

изделий и направленным на удовлетворение эстетических

потребностей; топологиям интегральных микросхем; решениям,

противоречащим общественным интересам, принципам

гуманности и морали.

3.5.4. Содержание заявки на изобретение

Заявка на изобретение (полезную модель) должна

содержать:

- описание изобретения (полезной модели), раскрывающее

его с полнотой, достаточной для осуществления;

- формулу изобретения (полезной модели), выражающую

его сущность и полностью основанную на описании;

- чертежи и иные материалы, если они необходимы для

понимания сущности изобретения (полезной модели);

- заявление о выдаче патента с указанием автора (авторов)

и лица (лиц), на имя которого (которых) испрашивается патент, а

также их местожительства или местонахождения и реферат.

Описание изобретения

Описание начинается с названия изобретения. Название

изобретения должно быть кратким и точным. Название

изобретения, как правило, характеризует его назначение и

излагается в единственном числе.

Описание содержит следующие разделы.

Область техники. Указывается область применения

изобретения, если таких областей несколько, указываются

преимущественные.

Уровень техники. Приводятся сведения об известных

заявителю аналогах изобретения с выделением из них

прототипа (аналога, наиболее близкого к изобретению). В

качестве аналога изобретения указывается средство того же

назначения, известное из сведений, ставших общедоступными

до даты приоритета изобретения.

Раскрытие изобретения. Приводятся сведения,

раскрывающие сущность изобретения. Сущность изобретения

как технического решения выражается в совокупности

существенных признаков, достаточной для достижения

обеспечиваемого изобретением технического результата.

Признаки изобретения относят к существенным, если они

влияют на возможность получения технического результата, т.е.

находятся в причинно-следственной связи с указанным

результатом.

Технический результат представляет собой характеристику

технического эффекта. Технический результат объективно

проявляется при осуществлении способа или при изготовлении

либо использовании устройства, в том числе полученного

непосредственно способом, воплощающим изобретение.

Для характеристики устройств используют множество

следующих признаков: функциональные блоки (элементы) и

связи между элементами; параметры и другие характеристики

элемента (элементов) и их взаимосвязь;

- краткое описание чертежей (если они содержатся в

заявке). Приводится перечень фигур с краткими пояснениями

того, что изображено на каждой из них. Если представлены иные

графические материалы, поясняющие сущность изобретения,

они также указываются в перечне и приводится краткое

пояснение их содержания;

- осуществление изобретения. Показывается, как может

быть осуществлено изобретение с реализацией указанного

заявителем назначения, предпочтительно путем приведения

примеров, и со ссылками на чертежи или иные графические

материалы, если они имеются. В данном разделе приводятся

также сведения, подтверждающие возможность получения при

осуществлении изобретения того технического результата,

который указан в разделе описания «Раскрытие изобретения».

Для изобретения, относящегося к устройству, приводится

описание его конструкции (в статическом состоянии) и действия

устройства (его работы) или способа его использования. Если

устройство содержит элемент, охарактеризованный на

функциональном уровне, и описываемая форма реализации

предполагает использование программируемого

(настраиваемого) многофункционального средства, то

представляются сведения, подтверждающие возможность

выполнения таким средством конкретной предписываемой ему в

составе данного устройства функции. В случае если в числе

таких сведений приводится алгоритм (в частности,

вычислительный), его предпочтительно представить в виде

блок-схемы или, если это возможно, соответствующего

математического выражения.

Формула изобретения

Формула изобретения предназначается для определения

объема правовой охраны, предоставляемой патентом. Формула

изобретения должна быть полностью основана на описании

изобретения. Иными словами, определяемый формулой

изобретения объем правовой охраны должен быть подтвержден

описанием.

Формула изобретения выражает сущность изобретения, т.е.

содержит совокупность его существенных признаков,

достаточную для достижения указанного заявителем

технического результата.

Признаки изобретения выражаются в формуле изобретения

таким образом, чтобы обеспечить возможность понимания

специалистом на основании уровня техники их смыслового

содержания.

Формула изобретения может быть однозвенной и

многозвенной и включать соответственно один или несколько

пунктов.

Однозвенная формула изобретения применяется для

характеристики совокупности признаков изобретения, не

имеющей развития или уточнения применительно к частным

случаям его выполнения или использования.

Многозвенная формула применяется для характеристики

одного изобретения или группы изобретений.

Многозвенная формула, характеризующая одно

изобретение, имеет один независимый пункт и следующие за

ним зависимые пункты, которые развивают или уточняют

совокупность признаков изобретения применительно к частным

случаям выполнения или использования изобретения.

При изложении формулы, характеризующей группу

изобретений, соблюдаются следующие правила:

- независимые пункты, характеризующие отдельные

изобретения, как правило, не содержат ссылок на другие

пункты формулы;

- все зависимые пункты формулы группируются вместе с

тем независимым пунктом, которому они подчинены

(включая случаи, когда для характеристики разных

изобретений группы привлекаются зависимые пункты

одного и того же содержания).

Пункт формулы включает признаки изобретения,

отражающие его назначение, и состоит из ограничительной

части, включающей признаки изобретения, совпадающие с

признаками прототипа, и отличительной части, включающей

признаки, которые отличают изобретение от прототипа как

наиболее близкого аналога (рис.3.2).

При составлении пункта формулы с разделением на

ограничительную и отличительную части после изложения

ограничительной части вводится словосочетание

«отличающийся тем, что», непосредственно после которого

излагается отличительная часть.

Пункт формулы излагается в виде одного предложения.

Чертежи, поясняющие сущность изобретения, приводятся в

описании к изобретению.

Реферат

Реферат служит для целей информации об изобретении и

представляет собой сокращенное изложение содержания

описания изобретения, включающее название изобретения,

характеристику области техники, к которой относится

изобретение, и/или области применения, если это не ясно из

названия, характеристику сущности изобретения с указанием

достигаемого технического результата.

Сущность изобретения излагается в свободной форме с

указанием всех существенных признаков изобретения,

нашедших отражение в независимом пункте формулы

изобретения. При необходимости в реферате приводятся

ссылки на позиции фигуры чертежей, выбранной для

опубликования вместе с рефератом и указанной в графе

«Перечень прилагаемых документов» заявления о выдаче

патента.

Реферат может содержать дополнительные сведения, в

частности указание на наличие и количество зависимых пунктов

формулы, графических изображений, таблиц и др.

3.6. Вопросы для дополнительной проработки

По теории автоматического управления дополнительно

рекомендуются следующие вопросы:

• анализ современных методов настройки АСР;

Ограничительная

часть

Множество признаков

протот

па

Множество признаков

изобретения

(новое техническое

решение)

Отличительная

часть

Рис. 3.2. Иллюстрация к понятию «формула изобретения»

• параметрическая оптимизация систем автоматического

регулирования, в том числе:

- построение адаптивной АСР;

- построение беспоисковой АСР;

- подстройка параметров АСР в зависимости от нагрузки;

- построение и расчет многосвязной АСР;

• учёт влияния случайных возмущений, в том числе:

- исследование влияния случайных возмущений на

параметры настройки регуляторов;

- расчёт фильтров;

• синтез нечетких регуляторов для управления

технологическим объектом;

• применение нейронных сетей в задачах оптимизации и

управления технологическими объектами.

По идентификации, диагностике и моделированию

дополнительно рекомендуются следующие вопросы:

• идентификация объектов управления, в том числе:

- идентификация объектов, находящихся в замкнутом

контуре регулирования;

- идентификация объектов с помощью сигнальных

воздействий;

- идентификация объектов с помощью параметрических

и структурных воздействий;

• моделирование объектов управления с учетом факторов

нелинейности, неопределенности и стохастического

характера действующего возмущения, в том числе:

- разработка имитационной модели объекта

управления как многосвязной и нелинейной

динамической системы;

- проверка адекватности модели во временной и

частотной областях;

- моделирование действия случайных возмущений на

объект;

• имитационное моделирование АСР и ее элементов, в

том числе:

- моделирование запорной и регулирующей арматуры с

учетом люфтов, выбегов и других факторов;

- имитационное моделирование АСР с реальным

импульсным регулятором;