Раздел 4
ОБЕСПЕЧЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ
Техническое обеспечение асу
Техническое обеспечение является одной из составных частей АСУ, той материально-технической базой, при помощи которой реализуется экономико-математические методы управления и представляет собой комплекс технических средств (КТС). Техническое обеспечение в значительной мере предопределяет уровень автоматизации управленческого труда. Оптимальный выбор структуры КТС и состава технических средств, входящих в этот комплекс имеют первостепенное значение для создания эффективно функционирующей АСУ.
К КТС АСУ предъявляются следующие требования:
гибкости структуры, т. е. возможность включения в его состав новых, более совершенных технических средств;
надежности, т. е. возможность бессбойного функционирования;
минимальной стоимости;
минимальной стоимости обслуживания;
обеспечение минимального времени обработки информации и доставки ее потребителям;
достоверности обработки информации.
Исходные данные для выбора КТС - это функции, реализуемые в АСУ и объемно-временные характеристики задач, решаемых АСУ.
Разработка КТС представляет собой сложную задачу анализа и выбора базовых технических средств, т. к. они могут быть компонентами выше стоящих по иерархии технических средств, имеют широкий спектр номенклатуры и постоянно совершенствуются. При разработке КТС решается задача синтеза: построить КТС из заданных элементов так, чтобы он удовлетворял заданному критерию эффективности функционирования АСУ. Такая задача не имеет строго математического решения и может быть решена методами моделирования, которые достаточно сложно реализуемы.
Метод математического моделирования, применяемый для исследования выбора структуры КТС, предполагает создание модели функционирования системы, в которой в качестве аргументов выступают величины, характеризующие потоки входной информации, различные алгоритмы обработки и функционирования, объемно-временные характеристики помех, действующих на каналы передачи данных и т. д. В качестве искомых величин могут использоваться рабочие параметры устройств, способы организации вычислительных процессов, а также параметры, характеризующие эффективность функционирования системы. Затем модель следует оптимизировать по одному или нескольким параметрам эффективности. На основе результатов оптимизации значений обобщенных рабочих параметров - можно рассчитать тип оборудование и его количество, а также информационно-логические связи в КТС. Модель должна учитывать пространственное размещение источников информации и сложившиеся связи между потребителями информации.
Структура КТС.
В соответствии с основными этапами технологии обработки информации в СУ и одинаковым фундаментальным назначениям технических средств в составе КТС АСУ выделяют:
регистрации, сбора и подготовки информации;
передачи информации;
обработки, накопления и хранение информации;
выдачи и отображения результатной информации.
(См. схему)
.
Средства
реги- страции сбора и подготовки
информации
Средства
передачи информации
Средства
обра-ботки накопле-
ния
и хранения
информации
Средства
выдачи и отображения результатной
информации
Средства регистрации, сбора подготовки информации состоят из различных устройств для автоматической, автоматизированной или ручной фиксации первичной информации о результатах и изменениях в процессах (о запуске и окончании изготовления деталей, операций, приеме и выдаче деталей материалов со склада, об учете рабочего времени) , технологических параметров (температуре, давлении, концентрации веществ). Выбор оборудования для формирования первичной информации и ее предварительной обработке зависит от вида и характера исходных данных. Так для получения технико-экономической информации используют клавиатуру, сканеры, дигитайзеры устройства речевого ввода(Voicle Pilot, в рамках OS/2 4.0. версия). Для получения информации о технологических параметрах применяются различные виды датчиков автоматических измерительных приборов, счетчиков аналогово-информационных преобразователях (АЦП) , УСО (устройство связи с объектом).
Средства передачи информации обеспечивают обмен информацией между местом ее возникновения и местом ее обработки. К ним относятся : различные каналы связи, приемно-передающие устройства, модемы, транссерверы, коммутаторы каналов связи.
Средства обработки информации служат для преобразования исходных данных в результатную информацию. В процессе обработки характерно использование нормативно-справочной информации, промежуточных данных предыдущих расчетов, создания соответствующих массивов и выполнение сложных арифметико-логических операций. Средства обработки включают в себя различные ЭВМ и специализированные контроллеры.
К средствам накопления и хранения информации относят НГМД , НЖМД накопители на оптических дисках (CD-POMы) , стримеры, НМЛ.
Средства выдачи и отображения результатной информации позволяют получить итоговые сведения о состоянии объекта управления и оперативно воздействовать на возникающие отклонения в его поведении. Эти средства включают в себя: видеотерминалы, различные принтеры, графопостроители, устройства речевого вывода, мнемосхемы ЦАПы, различные исполнительные устройства.
Совместимость технических средств.
Технические средства в системах управления функционируют в общей технологической цепочке преобразования информации, и должны обладать совместимостью. Устройства, относящиеся к различным функциональным группам, последовательно применяются в процессе обработки информации в соответствии с этапами преобразования. Поэтому информация, выдаваемая предшествующим устройством, является исходной для следующего устройства. В силу назначения и особенностей любое устройство работает с фиксированной скоростью и выводит информацию на установленный носитель. Таким образом под совместимостью технических средств понимается их согласование при информационном обмене.
Различают техническую, кодовую и программную совместимости.
Техническая совместимость определяется одинаковыми параметрами сигналов устройств и скоростью обмена информацией между ними, типом разъемов и другими факторами.
Кодовая совместимость подразумевает использование в устройствах общих кодов, единых форм представления информации, едино новых носителей информации и их характеристик. Кодовая совместимость регламентируется по средством стандартов методов и записей на носителях информации.
Программная совместимость позволяет в стартовый период работать на новых моделях ЭВМ с ПО предыдущих ЭВМ . Это связано с тем, что, как показывает опыт разработки и применения ЭВМ , существует тенденция некоторого отставания ПО от технических средств.
Вопросы программной совместимости ЭВМ имеют особенно важное значение при построении многомашинных комплексов.
Пример:
КТС для участка термообработки.
Управляющие контроллеры : Ремиконт, ломиконт, униконт (бывают 2-х уровневые с управл. ЭВМ), местная система контроля и управления (МСКУ).
Данный ОТС используется в АСУТП термообработки при прямом управлении температурными режимами термоагрегатов (эл.печей).
Управляющие микропроцессорные контроллеры выполняют: опрос измерительных каналов, осуществляющих сбор информации с акологовых датчиков, установленных на ОУ (эл.печи);
проверку температурных режимов термообработки;
определение обобщающих показаний хода протекания процесса термообработки;
сигнализацию о выходе температурных режимов из области допустимых значений;
индикацию на пульте оператора (по вызову оператора) технологических параметров и их максимальных текущих значений;
выдачу операторам управляющих воздействий;
формирование уставок регулятором мощности термоагрегатов для стабилизации температурных режимов.
Координирующая ЭВМ осуществляет:
- организацию оперативного диалога с руководящим и обслуживающим персоналом ;
- статистическую обработку организационно-технологической информации;
- выдачу информации об интегральных показателях протекания ТП.
- формирование сводных показателей работы смены
ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Содержание и задачи информационного обеспечения
Любая система управления не может работать без информации
о состоянии объекта и внешней среды. Необходимым условием эффективного функционирования АСУ является определение оптимальных объемов информации и распределение потоков информации во времени.
Основной задачей информационного обеспечения является своевременное абеспечение СУ необходимой информацией.
ИО АСУ - совокупность методов и средств, обеспечивающих
построение единой системы классификации и кодирования
технико-экономической информации, унифицированных систем
документации, организация информационных массивов и рациональной организации информационного обмена в АСУ.
Все необходимые данные систематизируют в специальные массивы - информационную базу системы. В ее состав входят:
нормативные и справочные данные, определяющие информационную основу системы;
текущие сведения о состоянии управляемого объекта;
учетные и архивные данные, необходимые для планирования и
развития системы.
Существенный эффект от использования ВТ в АСУ получают не только при решении оптимальных задач, но и при хорошей организации системы обработки данных, за счет упорядочиния информации и представления всей информации в требуемые сроки и в удобной форме.
Основное назначение ИО состоит в создании динамической информационной модели объекта. Она характеризует связи в системе управления, мощность потоков. Она дает точное количество данных для документов точки съема информации.
Доя построения информационной модели необходимознать структуру управления, документооборот, состояние показателей и алгоритмов их получения.
Требования к информационной модели. Она должна:
Моделировать процесс сбора и обработки информации; учитывать связи с внешними объектами; использовать опыт действующей системы.
Для построения модели используются следующие методы:
графический, сетевые, матричные, вероятностный и
графо-аналитический.
Основные требования предъявляемые к ИО АСУ:
полнота отображения состояния объекта;
высокая эффективность метода и средств сбора, хранения,
накопления, обновления, поиска и выдачи данных;
одноразовая регистрация, однократный ввод информации и многократное ее использование;
простота и удобство доступа к данным информационной базы;
ввод и накопление в информационной базе данных с минимумом
дублирования;
организации эффективной системы документооборота;
развитие информационного обеспечения путем наращивания данных
и совершенствования методов и способов обработки информации;
регламентация доступа к данным с различным уровнем доступа.
Проектирование ИО АС
Традиционный подход к реализации ИО заключался в создании информационных массивов для каждого комплекса задач или задач в отдельности. Развитие систем управления привело к тому, что такая организация ИО оказалась препятствием для повышения эффективности АСУ в целом. Это объяснялось следующими ограничениями традиционного подхода:
избыточностью, т.е. дублирование информации вследствие большого количества задач, использующих одну и ту же информацию;
противоречивостью, т.е. тем, что избыточные данные могут обновляться в различное время и становиться противоречивыми;
скоростью обработки, поскольку в АСУ необходимо отвечать на запросы в оперативном режиме, а проектирование ведется, как правило, с ориентацией на пакетную обработку данных, в этом случае время ответа на запрос оказывается неудовлетворительным, когда информация требуется нескольким пользователям;
плохой стандартизацией, которая приводит к тому, что программы по обработке информации могут сопровождаться лишь их разрабтчиками, это затрудняет эксплуатацию и модификацию программ;
негибкостью, поскольку отсутствует независимость данных, что затрудняет отвечать на непредвиденные вопросы.
Проблемы, связанные с традиционными методами проектирования ИО, обусловили возникновение в управлении данными нового подхода, основаного на концепции баз данных (БД). Структура информационного обеспечения ИАСУ с использование БД приведена на рис.1.
Внемашинное ИО включает систему классификации и кодирования
информации (которая служит для формализации информации, действующей
на предприятии, и представление ее в пригодном для обработки на ЭВМ
виде), систему нормативно-справочной информации (конструкторской,
технологической и производственно-технической), оперативную
документацию используемую для управления производственными
процессами, и систему организации, ведения, хранения и
корректировки нормативной документации.
программы организации, накопления, ведения, доступа, корректироваки данных.
Всю информацию, используемую в АСУ подразделяют на входную, промежуточную и выходную. Входная и промежуточная информации образуют информационную базу системы. Информационная база содержит сведения о продукции, предметах труда, ресурсах, средствах и технологии производства, персонале, связей между ними и обеспечивает регулярную эффективную реализацию функций ИАСУ. Таким образом, проектирование ИО можно рассматривать как создание информационно-справочной системы, предназначенной для обслуживания пользователей необходимыми данными.
Проект ИО АСУ - это информационная модель системы, описывающая определенным языком (схемы, таблицы, тексты и др.) ее структуру, динамику функционирования системы, ее частей и элементов, задачи, решаемые на разных уровнях человеком и ЭВМ.
В АСУ совокупность специально организованных данных, имеющих
различное назначение, называют базой данных. При большом количестве
пользователей требуется организация защиты данных и отсутствие
непосредственного контакта программы пользователя с данными,
находящимися в БД. Универсальная система, освобождающая от
непосредственного доступа к данным прикладных программ, расширяющая возможности обычных методов доступа, называется системой управления базой данных (СУБД).
Этапы проектирования ИО:
1) уточнение с заказчиком АСУП перечня задач ИО;
2) анализ и проектирование выходных данных;
3) проектирование информационных массивов;
4) проектирование входных документов, содержание которых определяется выходной информацией;
5) разработка процедуры, алгоритмов обработки и контроля информации.
Проектирование выходных документов ИО начинается с определения их содержания. Их перечень неоднократно уточняют и утверждают в техпроекте. Определяют требования к документам, их назначение, использование, частоту выхода документа, целесообразность их использования, условия работы с документами.
Представление всей информации в виде документов снижает оперативность системы и наглядность данных. Поэтому в настоящее время интенсивно развиваются такие устройства как электронный экран, микрофильмы, бесконтактные печатающие системы и др.
Использование технических элементов при формировании ИО обеспечивает возможность более компактного хранения информации при высокой степени достоверности.