Тема №1. Розробка структурної схеми системи управління

Застосування обчислювальної техніки (ВТ) в системах управління — найважливіша риса технічної інфраструктури сучасного суспільства. Промисловість, транспорт, системи зв'язку і захист навколишнього середовища істотно залежать від комп'ютерних систем управління (КСУ). Практично жодна технічна система — від залізниці до ядерного реактора — не працює без тієї чи іншої форми управління. Цифрові електронні обчислювальні машини (ЕОМ) — комп'ютери — грають тут ключову роль: у багатьох випадках не існує реальної альтернативи комп'ютерному управлінню процесами.

1.1 Узагальнена структурна схема ксу

Будь-який технологічний процес, що підлягає управлінню, характеризується входом і виходом у вигляді:

 матеріальних компонентів;

 енергії

 інформації.

Матеріали й енергія, мабуть, є основними складовими технологічного процесу. Інформація — теж невід'ємна частина всякого процесу, однак усвідомлення цього факту відбулося не дуже давно.

Завжди існують фактори, сторонні стосовно цілі процесу, якими не можна керувати, але які впливають на процес. Ці фактори розглядаються як збурювання, що відхиляють процес від штатного робочого режиму (рисунок 1.1). Збурювання самі по собі не є фізичними величинами, а виявляються у вигляді випадкової флуктуації в потоках матеріалів, енергії й інформації.

Процес виробництва полягає у випуску продукції із сировини з відповідними витратами (введенням) енергії. Вхідною інформацією є технологічні інструкції, виражені у вигляді набору параметрів, які можна явно контролювати. Вихідна інформація є набором вимірюваних змінних і параметрів, що описує поточний стан процесу і його зміну. Велика кількість інформації міститься в самому кінцевому продукті. Інформація, отже, є не тільки даними для спостереження і управління, але і технологічними й організаційними процедурами аж до циркулюючих по кабінетах службовими документами і заявками на постачання. Цей вид інформації так само важливий, як і будь-який інший елемент, що забезпечує нормальний хід і оптимізацію виробничого процесу.

Інформація — найважливіший компонент управління фізичними (технологічними) процесами, оскільки вона дозволяє краще використовувати дві інших складових процесу — матерію й енергію. З огляду на глобальні проблеми, зв'язані з виробничою діяльністю (виснаження природних ресурсів, відходи і забруднення навколишнього середовища), великий інтерес представляє будь-яке підвищення ефективності технологічного процесу і зниження побічних ефектів. Обробка інформації, що поліпшує характеристики цього процесу, вигідна в будь-якому випадку.

Рисунок 1.1 – Узагальнена модель технологічного процесу

Комп'ютери, власне, і призначені для обробки інформації, у тому числі і тієї, що стосується технологічного процесу (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 – Застосування комп’ютера в управлінні

технологічним процесом

У більшості випадків комп'ютери виконують дві основні функції: по-перше, контролюють, чи знаходяться параметри технологічного процесу в заданих границях, і, по-друге, ініціюють відповідні керуючі впливи, щоб параметри залишалися в цих границях навіть при наявності зовнішніх збурень.

Управління технологічним процесом істотно відрізняється від звичайної обробки даних. У таких додатках, як бухгалтерський облік чи редагування тексту, і вхід, і вихід являють собою дані у чистому вигляді, тобто їх можна зберігати чи передавати за допомогою будь-якого носія інформації. У цьому випадку час обробки залежить тільки від продуктивності комп'ютера, а результат буде завжди той самий.

Ситуація змінюється у випадку керуючих комп'ютерів. Тут обробка даних залежить не від комп'ютера і його продуктивності, а, навпроти, іде за подіями в зовнішньому світі, тобто технологічним процесом. Комп'ютерна система управління повинна досить швидко реагувати на зовнішні події і постійно обробляти потік вхідних даних, найчастіше не маючи можливості змінити їхню кількість чи швидкість надходження. Одночасно може знадобитися і виконання інших операцій, наприклад обмін інформацією з оператором, виведення даних на екран і реакція на певні сигнали. Цей режим обробки даних виявився настільки важливим, що одержав спеціальну назву — режим реального часу (real-time mode).