Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям
На правах рукописи
АХРЕМЧИК Олег Леонидович
МЕТОДОЛОГИЯ ПОСТРОЕНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ АСУТП
Специальность 05.13.06.
Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (в промышленности)
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Тверь 2008
Работа выполнена в Тверском государственном техническом университете
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор Балакирев В. С.
доктор технических наук, профессор Модяев А. Д.
доктор технических наук, профессор Григорьев В. А.
Ведущая организация: Институт проблем управления им. В. А. Трапезникова РАН
Защита состоится У _26_У _сентября_ 2008 г. в _14_ часов на заседании диссертационного совета Д 212. 262. 04 в Тверском государственном техническом университете по адресу: 170026, г. Тверь, наб. Аф. Никитина, 22 (ауд. Ц-212).
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тверского государственного технического университета.
Автореферат разослан У____Ф ___________2008 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, Филатова Н. Н.
д. т. н., профессор
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Методология построения и проектирования технического обеспечения АСУТП предусматривает системное единство теории управления, элементов автоматики, проектирования систем управления (Колосов С. П., Иващенко Н. Н., Солодовников В.В., Плотников В. Н., Яковлев А. В.
и др.). Многообразие форм и языков представления технического обеспечения в указанных областях, а также нарушение изоморфизма описаний технического обеспечения при их трансформации не позволяет обеспечить сокращение сроков разработки за счет автоматизации и интеллектуализации всех проектных процедур на разных этапах создания АСУТП и ее технического обеспечения.
Реализация задач построения структур технического обеспечения как рассмотрение совокупности взаимосвязанных элементов различных уровней детализации (Цвиркун А. Д., Мамиконов А Г., Кульба В. В.) доведена до автоматизации формирования монтажных схем и наборов спецификаций по принципиальной схеме (Целищев Е. С., Салин А. Г., Никольский Н. В.). Переход от функциональной схемы автоматизации технологического объекта к принципиальной схеме технического обеспечения осуществляется проектировщиком с использованием эвристик при полной автоматизации чертежных операций в ходе разработки комплекта документации.
При разработке проектных описаний технического обеспечения в соответствии с установленными нормами (Клюев А. С., Дубровский А. Х., Федоров Ю.
Н.) в условиях быстрого обновления программно-технических средств требуется постоянная модернизация библиотек элементов и проверки возможности их использования в типовых решениях. Появление новых элементов заставляет пересматривать используемые способы и критерии управления. Время проектирования АСУТП и срок жизненного цикла составляющих ее элементов становятся соизмеримыми.
Возникает противоречие, когда при использовании методов и средств автоматизированного проектирования технического обеспечения АСУТП необходимы повышение абстракции моделей типовых проектных решений (Емельянов С. В.) с одной стороны, и детализация свойств, обеспечивающих установление межэлементных связей на физическом уровне с другой стороны.
В настоящее время актуальны постановка и решение важной научнотехнической проблемы - разработка совокупности моделей, описывающих иерархию классов технического обеспечения АСУТП, и связанных с классами методов автоматического синтеза межэлементных связей системы управления, позволяющих осуществить сокращение сроков и повышение эффективности создания АСУТП путем автоматизации и интеллектуализации решения задач технической реализации функциональной структуры АСУТП при применении методов и средств автоматизированного проектирования.
Проблема связана с: ограниченностью возможностей построения и рассмотрения быстроустаревающих вариантов технической реализации АСУТП (Шапиро Ю. З., Балакирев В. С., Емельянов С. В. и др.) при использовании эвристических приемов в ходе привязки и модернизации типовых проектных решений к особенностям объектов управления; затруднениями построения и рас смотрения многообразия вариантов межэлементных связей для ряда модификаций технических средств, модели которых (Колосов С. П., Сотсков Б. С.) не позволяют осуществить автоматический синтез и преобразование схемных описаний.
Область исследования - автоматизированные системы управления непрерывными технологическими процессами (АСУТП), методы и средства проектирования технического обеспечения АСУТП на базе элементов электрической ветви государственной системы приборов.
Объект исследования - техническое обеспечение АСУТП, процесс разработки схемных решений на начальных стадиях создания технического обеспечения АСУТП.
Цель диссертационной работы - совершенствование существующей методологии построения и проектирования технического обеспечения АСУТП на основе разработки совокупности моделей, положений и методов, создающих предпосылки для автоматизации и интеллектуализации начальных стадий создания технического обеспечения АСУТП.
Для достижения цели в работе осуществлялись постановка и решение основных исследовательских задач:
1) анализ существующей методологии построения и проектирования АСУТП, разработка и исследование набора структур АСУТП на примере непрерывной технологической линии, разработка способов управления технологической линией и ее участками, ориентированных на применение программнотехнических средств автоматизации, 2) анализ: принципов построения, моделей и форм представления описаний, методов и средств проектирования технического обеспечения АСУТП, 3) разработка методов построения моделей технического обеспечения с использованием технологий инженерии знаний, разработка таксономий элементов, понятий и систематизация отношений, являющихся теоретической основой для создания компьютерной системы, применяемой при концептуализации, структуризации и формализации знаний в исследуемой области, 4) построение иерархического теоретико-множественного описания технического обеспечения, предусматривающего детализацию концепции модели взаимодействия открытых систем на физическом уровне (при реализации различных способов управления), 5) разработка моделей процесса проектирования технического обеспечения АСУТП, моделей и алгоритмов для автоматического построения и преобразования описаний функциональных и принципиальных схем технического обеспечения АСУТП в частично выбранном элементно-параметрическом базисе, 6) разработка архитектуры и составляющих компьютерного комплекса как представителя класса интеллектуальных систем, предназначенных для автоматизации решения прикладных задач преобразования функциональной структуры системы управления в описания схемных решений при технической реализации с использованием частично заданного элементно-параметрического базиса, 7) программная реализация концепций построения компьютерного ком плекса, разработка методик работы с ним и проведение на их базе экспериментальных исследований предложенных моделей и методов при решении задач проектирования подсистем технического обеспечения АСУТП.
Научная новизна. В настоящей работе:
1. Предложены теоретические основы, методы и алгоритмы интеллектуализации решения прикладных задач проектирования схем технического обеспечения АСУТП, позволяющие сформировать множество альтернативных вариантов технической реализации и предусматривающие интерпретацию задачи синтеза технической структуры АСУТП в виде построения и преобразования графовых моделей функциональной структуры в ходе создания и детализации межэлементных связей с учетом свойств элементов, связей и сигналов при рассмотрении ограничений в виде бинарных запретов на сочетание структурных элементов АСУТП на разных уровнях ее иерархического описания.
2. Развита концепция извлечения, структуризации и формализации знаний в области технического обеспечения АСУТП на основе использования разработанной компьютерной системы, являющейся средой для реализации методов построения и проектирования технического обеспечения, функционирующей на базе системного единства связи понятия структура с определяющими понятиями функция, лэлемент, сигнал, а также определяемым понятием схема.
3. Систематизированы межэлементные отношения технического обеспечения с выделением класса композиционных отношений и вариаций его свойств при изменении языка описания, разработаны таксономии первичных понятий и элементов, явившиеся базовой моделью для компьютерной системы, реализующей метод автоматического синтеза технической структуры многокомпонентных АСУТП с учетом нарушения морфизмов ее описаний.
4. Разработан на основе теории множеств комплекс моделей технического обеспечения в виде иерархического описания уровней: системного, подсистем, цепей, приборного и параметрического с организацией межуровневых переходов на базе отношений часть-целое и раскрытием каждого уровня с использованием отношений род-вид, лиметь свойства, лиметь значения свойств, а также введением на системном и приборном уровнях классов свойств, характеризующих удобство проектирования АСУТП, особенности программирования, настройки и эксплуатации технических средств.
5. Создана модель промышленного малоканального контроллера, включающая: описание взаимосвязей входов-выходов при раскрытии функционального назначения прибора, логическую систему обобщенных операций при программировании, систематизацию свойств, методику снижения размерности пространства свойств контроллера, описание обобщенных факторов, характеризующих контроллеры для регулирования температуры, полученных в ходе апробации методики.
6. Разработаны: система положений, отражающая эвристические приемы создания проектных описаний технического обеспечения; формальная система для построения описаний функциональных схем технического обеспечения, включающая правила вывода, основанные на определении типов функциональ ных цепей и видов сигналов в них с заданием шкал для представления как функций, так и сигналов на контактах входов-выходов элементов.
7. Разработаны алгоритмы преобразования схемных описаний технического обеспечения и их программная реализация, учитывающие свойства информационной, электрической и конструктивной совместимости элементов при автоматической трансформации описаний функциональных схем в набор таблиц соединений элементов, соответствующих принципиальным схемам технического обеспечения.
8. Предложены архитектура, методики применения и программная реализация компьютерного комплекса как представителя класса систем, отражающего связь прикладного и представительного уровней средств автоматизированного проектирования технического обеспечения АСУТП с физическим уровнем АСУТП и обеспечивающего автоматизацию и интеллектуализацию решения прикладных задач разработки схемных решений по технической реализации функциональных цепей АСУТП, выражающихся в автоматическом построении описаний технического обеспечения, в явном виде не содержащихся в системе.
9. Синтезирована с использованием методов теории управления адаптивная система управления непрерывной технологической линией, изменяющая структуру системы управления и состав технологического оборудования в случае невозможности обеспечения экстремума критерия управления, зависящего от режима работы, за счет функционирования и координации систем стабилизации режимных параметров на отдельных участках.
10. Предложен способ управления локальным участком технологической линии, предусматривающий реализацию принципа комбинированного управления и использование эталонной модели для расчета значения задающего воздействия локальному типовому регулятору.
Полученные технические решения и их программная реализации защищены тремя патентами РФ и тремя свидетельствами на программы для ЭВМ.
Методы исследования. В работе используются методы теорий: управления, множеств, графов, формальных систем, баз данных, искусственного интеллекта, а также методы инженерии знаний, системного моделирования, эвристических решений, математической статистики. Работа выполнена в рамках междисциплинарной отрасли научных знаний, охватывающей схемотехнику АСУТП и технических средств автоматизации, теорию проектирования.
Достоверность полученных результатов подтверждается экспериментальными исследованиями на действующем прототипе компьютерного комплекса, доказывающими сходимость процесса автоматического синтеза описаний межэлементных связей в частично заданном элементно-параметрическом базисе, соответствующих функциональным и принципиальным схемам, существование интерпретации формальной системы для проектирования описаний функциональных схем технического обеспечения АСУТП и правил перехода к принципиальным схемам на булеане универсума предложенной таксономии элементов. Результаты автоматического синтеза межэлементных связей схемных описаний технического обеспечения полностью согласуются с решениями, полученными в ходе реального проектирования подсистем различных АСУТП.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
1. Предложена и апробирована технология извлечения экспертных знаний в области построения и проектирования технического обеспечения АСУТП с применением компьютерной системы.
2. Сформирован набор эвристик, используемых на начальных стадиях проектирования технического обеспечения АСУТП, представлены теоретически и практически обоснованные формализованные операции и процедуры, позволяющие автоматически получать проектные описания схемных решений по технической реализации функциональных цепей.
3. Предложено разработку проектных описаний технического обеспечения осуществлять начиная со стадии исследования объекта управления при использовании расширенного набора функций программируемых приборов.
4. Представлено развернутое описание свойств программируемого контроллера и методика получения обобщенных факторов, определяющих наиболее значимые свойства, по которым осуществляется выбор подкласса и модификации прибора.
5. Сформированы концептуальная схема и информационная база, зарегистрированные в едином реестре баз данных РФ и используемые при автоматическом синтезе описаний схем технического обеспечения АСУТП, показано, что продукционные правила, использующие данную базу обеспечивают генерацию вариантов согласующих связей при организации взаимодействия элементов на физическом уровне, превышающую возможности опытного специалиста.
6. Доказаны существование интерпретации предложенной формальной системы для автоматического построения описаний функциональных схем в частично заданном элементном базисе на булеане предложенной таксономии элементов и истинность формул в данной интерпретации.
7. Разработаны и переданы в эксплуатацию действующие прототипы компьютерных комплексов, защищенных авторскими свидетельствами о регистрации программ для ЭВМ, обеспечивающих интеллектуализацию и автоматизацию прикладных задач построения и преобразования схемных решений по технической реализации измерительных и управляющих цепей технического обеспечения с аналоговыми и импульсными сигналами.
8. Разработан набор учебно-тренировочных заданий для обучения начальным стадиям проектирования технического обеспечения АСУТП.
На защиту выносятся:
1. Методика создания моделей знаний в области технического обеспечения АСУТП, основанная на применении компьютерной системы как составляющей технологии построения моделей, таксономии понятий, элементов и систематизация отношений рассматриваемой области, лежащие в основе построения компьютерной системы.
2. Совокупность моделей технического обеспечения АСУТП, реализующего различные способы управления и представляющая иерархическое описание функций, структуры и свойств на уровнях: системном, подсистем, цепей и элементов.
3. Формальная система для автоматического построения описаний функ циональных схем технического обеспечения в частично заданном элементнопараметрическом базисе. Иерархия положений, обобщающая эвристики, применяемые на начальных стадиях создания технического обеспечения.
4. Модели и алгоритмы преобразования описаний функциональных схем технического обеспечения АСУТП в описания принципиальных схем.
5. Архитектура и составляющие компьютерного комплекса, являющегося представителем нового класса компьютерных систем, ориентированных на интеллектуализацию и автоматизацию решения задач построения схемных описаний технического обеспечения АСУТП.
Связь работы с научными темами и программами. Результаты работ получены в ходе проведения хоздоговорных НИР: с ГУП Союзвузприбор (г.
Москва) по теме Разработка учебно-тренажерного комплекса по судовым средствам автоматизации (1989-1991 гг.); с ОАО Рыбтехцентр (г. Калининград) по теме Исследование и разработка типовых схем автоматизации тепловых аппаратов рыбоконсервного производства (1989-1990 гг.), госбюджетных НИР Калининградского государственного технического университета Разработка экспертной системы оценки органолептических показателей качества пищевых продуктов (1995-1997 гг.) и Тверского государственного технического университета (ТГТУ) Научные основы разработки мультимедиа тренажеров на основе рефлексивного подхода (2002-2006 гг., направление Информационная деятельность научно-исследовательской деятельности Высшей школы РФ).
Разработка составляющих модели проблемной области и методов их практической реализации в системе высшего профессионального образования выполнена в рамках федеральной целевой программы "Развитие единой образовательной информационной среды" (2001-2005 гг.) и межвузовской комплексной программы Наукоемкие технологии образования по темам Научные основы разработки мультимедийных тренажеров по техническим средствам автоматизации, Поверка магнитного газоанализатора, Лабораторный практикум по дисциплине Технические средства автоматизации на базе мультимедийных тренажеров (2001-2004 гг.).
Апробация работы. Результаты работ докладывались и обсуждались на:
Всесоюзной конференции "Автоматизация технологических процессов и производств в пищевой промышленности" (г. Москва, 1989), первом международном симпозиуме Automatic control of ship propulsion and ocean engineering systems (г. Гданьск, Польша, 1994), сессии комиссии D2/D3 международного института холода (г. Гданьск, Польша, 1994), 19 международном конгрессе по охлаждению (г. Гаага, Нидерланды, 1995), международных научнопрактических и научно-технических конференциях: "Математические методы в интеллектуальных информационных системах" (г. Смоленск, 2002), "IEEE international conference on advanced learning technologies" (г. Казань, 2002), 2-ой и 4-ой "Дистанционное обучение - образовательная среда XXI века" (г. Минск, 2002, г. Тверь, 2004), Компьютерные технологии в управлении, диагностике и образовании (г. Тверь, 2002), Актуальные проблемы науки и образования (г. Пенза, 2003), Information Theories and Applications и KDS07 (г. Варна, Болгария, 2004, 2007), 4-ой Современные сложные системы управления СССУ-HTCS (г. Тверь, 2004), 19-ой и 22-ой "AIS'04", "AIS'07", (п. Дивноморское, 2004, 2007), 6-ой Компьютерное моделирование 2005 (г. СанктПетербург, 2005), 6-ой "Средства и системы автоматизации" (г. Томск, 2005), 2-ой конференции по когнитивной науке CogSci2006 (г. Санкт-Петербург, 2006), XVII-ой "Применение новых технологий в образовании" (г. Троицк, 2006), X-ой Системный анализ в проектировании и управлении (г. СанктПетербург, 2006), конференции федерации по обработке информации (IFIP) Sorucom2006 (г. Петрозаводск, 2006), VII-ой "Традиции и педагогические новации в электротехническом образовании" (г. Астрахань, 2006), "Информационные технологии в образовании, технике и медицине" (г. Волгоград, 2006), IX-ой "Интеллектуальные системы и компьютерные науки" (г. Москва, 2006), Качество образования: системы, технологии, инновации (г. Барнаул, 2007), 9ой, 12-ой и 20-ой "Математические методы в технике и технологиях" (гг.
Тверь, 1995, Новгород, 1999, Ярославль, 2007), 4-ой конференции "Методы и средства управления технологическими процессами" (г. Саранск, 2007); всероссийских научно-технических и научно-методических конференциях: 1-ой "Автоматизация технологических процессов и управление производством на предприятиях пищевой промышленности" (г. Москва, 1996), 9-ой конференции по искусственному интеллекту КИИ2004 (г. Тверь, 2004), Повышение качества непрерывного профессионального образования (г. Красноярск, 2006), 7-ой и 8-ой Теоретические и прикладные вопросы современных информационных технологий (г. Улан-Удэ, 2006, 2007), ряде региональных конференций и семинаров (гг. Киев, Калининград, Рязань, Тверь).
Высокий научно-технический уровень разработок отмечен дипломом 2 степени международного союза машиностроителей на 13 международной конференции Машиностроение и техносфера XXI века, (г. Донецк, Украина, 2006).
Компьютерные комплексы, реализованные на основе разработанных технологий, моделей и алгоритмов экспонировались на 4 и 5 выставках-ярмарках "Современная образовательная среда" (Москва, ВВЦ, 2002 - 2003 гг.).
Внедрение результатов. Результаты работ внедрены и используются при проектировании систем управления в проектно-наладочной организации ООО ИнтерПромАвтоматика, проектно-конструкторском бюро ООО ПКБ автоматизации производства (г. Тверь). Научные и практические результаты переданы в эксплуатацию и используются при выполнении НИР и подготовке специалистов по направлению Автоматизация и управление в Тверском и Калининградском государственных технических университетах.
Публикации. По теме диссертации опубликовано более 70 печатных научных работ, общим объемом около 30 печатных листов, в том числе две монографии. Свыше 50 процентов публикаций выполнены без соавторов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 335 страницах машинописного текста, включающих 46 рисунков, 32 таблицы, 4 приложения, список использованной литературы (177 наименований).
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, в историческом ракурсе рассмотрены этапы научных исследований в области создания методологии построения и проектирования технического обеспечения АСУТП, сформулированы цель и задачи исследований, основные теоретические положения, определяющие научную новизну и выносимые на защиту.
Приводится краткое содержание работы по главам.
В первой главе рассматривается существующая методология построения и проектирования АСУТП. Анализируются возможные направления снижения сроков создания АСУТП.
На начальных стадиях создания АСУТП используется методология, свойственная индивидуальному проектированию с применением методов инженерного синтеза на базе эвристических приемов. Сокращение длительности процесса проектирования может достигаться как за счет сокращения длительности отдельных стадий (Мамиконов А. Г., Цвиркун А. Д., Кульба В. В.), так и за счет предложенного автором применения программно-технических средств автоматизации с дополнительными функциями встроенной памяти и ведения архива на стадии обследования объекта, что позволяет объединить этапы обследования объекта и эскизного проектирования при внутреннем проектировании АСУТП и ее технического обеспечения.
Другим направлением сокращения времени создания АСУТП является использование современных технологий и методов автоматизированного проектирования, выражающихся в применении в процессе синтеза описаний структур АСУТП баз данных и знаний, содержащих необходимые характеристики и программно реализованные процедуры для генерации вариантов технической реализации выбранных способов управления. Осознание данной тенденции приводит к потребности расширения существующей методологии построения и проектирования составляющих АСУТП и, в частности, ее технического обеспечения.
Основой существующей методологии построения АСУТП является: системный подход (Скурихин В. И., Смилянский Г. Л.), агрегативнодекомпозиционная технология (Цвиркун А. Д.), метод последовательного синтеза моделей допустимых вариантов построения (Мамиконов А.Г.), принцип информационного взаимодействия элементов системы посредством передачи сигналов (Бусленко Н. П.), метод последовательных итераций (Мамиконов А.Г., Балакирев В.С.). Укрупненными этапами применения методологии являются (Стефании Е. П.): исследование технологического процесса как объекта управления; построение математической модели объекта; формулирование целей управления; синтез алгоритмов управления; реализация решений по управлению на основе выбранного комплекса технических средств.
В существующих методах синтеза структуры системы управления комплекс технических средств является заданным. Формализация выбора базируется на базе А графа (И/ИЛИ дерева) и сводится к применению методов математического программирования или поиска допустимого подграфа на графовой модели. В то же время задача генерации множества вершин графа при выборе тех нической реализации функциональной структуры АСУТП не решена. Методы синтеза схем систем управления из набора априори известных элементов ориентированы на реализацию алгоритмов логического управления, заданных булевыми функциями и графами переходов (Шалыто А. А., Шидловский С. В.) и не могут быть распространены на задачи синтеза технической структуры всех подсистем АСУТП.
Рассмотрение методологии проектирования АСУТП сводится к рассмотрению правил оформления и разработки проектной документации (Клюев А. С., Федоров Ю. Н.). Методология проектирования обогащается за счет применения методов и средств автоматизированного проектирования при разработке: тезауруса и баз данных технических средств, средств генерирования возможных вариантов построения системы, набора моделей элементов системы и вариантов ее построения. Работы в направлении создания баз данных (БД) типовых элементов АСУТП (Прангишвили И. В., Амбарцумян А. А.) не учитывают в качестве основных свойства, предопределяющие синтез технической структуры.
Рассмотрение информационных сигналов (Бусленко Н. П.) без детализации до уровня представления реальных электрических сигналов не решает проблемы типизации элементов с точки зрения видов сигналов, используемых при технической реализации функциональных задач АСУТП.
Пути устранения указанных недостатков выявляются при выборе в качестве примера объекта управления линии по производству пищевых рыбных продуктов. Объект является территориально распределенным технологическим оборудованием, связанным транспортными линиями, режимы работы которого зависят от вида сырья и ассортимента готовой продукции. АСУ подобным технологическим оборудованием относятся к классу многоуровневых распределенных АСУ непрерывными технологическими линиями.
Система управления выбранным объектом отражает типовые решения по построению системы управления непрерывным технологическим процессом за счет того, что: в состав оборудования входят аппараты, требующие измерения, контроля и управления широко распространенных физических параметров (температура, расход, уровень, давление, концентрация, масса); система управления обеспечивает последовательность операций пуска-останова технологических аппаратов и связывающего их транспортного оборудования.
Особенностями рассматриваемой АСУТП являются: оснащение системы средствами автоматизации и контроля различных изготовителей, выпускаемых в разные периоды времени; в процессе эксплуатации АСУТП происходит быстрая модернизация приборов как локального, так и верхнего уровня управления, длительное время формирования показателей качества готового продукта, предъявляющее особые требования к отклонениям режимных параметров на локальных участках.
На уровне технической реализации рассматриваемая система управления относится к системам с магистральной топологической структурой взаимодействия подсистем и блочно-модульным принципом реализации функциональноалгоритмической структуры. Организация связи с измерительными и управляющими устройствами носит индивидуальный характер с преимущественной радиальной реализацией, что приводит к трудностям при синтезе многообразия вариантов в процессе привязки типовых проектных решений в условиях изменения приборного ряда технических средств локальных систем автоматизации.
В отличии от традиционного подхода (Солодовников В. В.) при оценке критериев управления линией выделяются две критериальных составляющих:
Cr = Cr1, t [ t0, t s], Cr = Cr2, t [t s, tl], Cr1= t s, T n Cr2 = i j q pi(xj(t);u (t);zj(t);t)dt, (1) i где: Cr1 - критерий управления технологическим оборудованием в режиме пуска, Cr2 - критерий управления технологическим оборудованием в рабочем режиме, t0 - стартовый момент времени, ts - продолжительность пускового режима, (tl - ts) - продолжительность режима работы, pi - показатели качества выпускаемого продукта, qi - весовые коэффициенты, xj, uj, zj - составляющие векторов управляемых, управляющих, контролируемых возмущающих воздействий, влияющих на i-ю составляющую, Т - интервал управления.
В качестве ограничений рассматриваются технологическая составляющая себестоимости продукта и производительность линии.
Совершенствование программно-технических средств автоматизации позволяет обеспечить новый качественный уровень управления технологическим процессом, требующих разработки новых способов и алгоритмов управления.
Для рассматриваемого примера автором совместно с Сердобинцевым С. П.
предложены и запатентованы способ управления с использованием эталонной модели на локальном участке (участке размораживания) и способ адаптивного управления технологической линией.
Способ управления линией предполагает, что система управления изменяет состав технического обеспечения и структуру системы управления при невозможности обеспечения экстремума критерия управления (1) за счет функционирования систем стабилизации режимных параметров на отдельных участках и обеспечения контроля температуры в промежуточных точках (на участке набивки). Изменение достигается введением в состав оборудования дополнительного аппарата для охлаждения и системы управления аппаратом при невозможности обеспечить заданное значение режимного параметра (температуры продукта перед складированием) за счет координации работы всех локальных подсистем управления.
Способ управления локальным участком технологической линии (участком размораживания), предусматривает реализацию принципа комбинированного управления и использование эталонной модели. Расчет заданного значения локальному регулятору температуры орошающей воды осуществляется на основе регрессионной модели с учетом значений температуры и вида сырья, длительности технологического процесса и др. Коррекция невязки осуществляется по результатам измерения отклонения режимного параметра (температуры полуфабриката на выходе аппарата).
Рассмотренная техническая реализация предложенных способов управления показала значительную вариативность и большую комбинаторность вариантов технической реализации, снижающих эффективность и увеличивающих длительность работ по созданию АСУТП.
Постановка задачи автоматического построения многообразия вариантов технической реализации способа управления и соответствующей ему функциональной структуры как составляющей задачи принятия решений при выборе технической структуры АСУТП в рассматриваемом примере позволяет расширить существующую методологию на область построения многообразия вариантов технической реализации. Построение многообразия рассматривается в аспекте применения и расширения типовых проектных решений (Емельянов С.
В.) и их привязки к конкретному объекту управления с учетом индивидуальных особенностей объекта, предпочтений заказчика, изменения приборного ряда и модификаций программно-технических средств. В качестве ограничений на техническую реализацию предлагается рассматривать бинарный запрет на сочетание структурных элементов при частично заданном элементнопараметрическом базисе.
Во второй главе проводится анализ: моделей и форм представления описаний технического обеспечения АСУТП и его элементов, методов, процесса и средств проектирования технического обеспечения.
Модели системы управления при построении ее структуры характеризуются рангами неопределенности (Яковлев В. Б.). Предлагаемые модели, указывая направление интеллектуализации процедур и алгоритмов построения схемных описаний технического обеспечения, не позволяют обеспечить автоматическое формирование схемных описаний в связи с тем, что не раскрывают принципы и методы преобразования моделей друг в друга на основе детализации свойств элементов.
Элементы автоматики при переходе от абстрактных к конкретным описаниям АСУТП и ее технического обеспечения подразделяются на: функциональные, алгоритмические, конструктивные и собственно технические (Волик Б. Г.).
Задача теоретико-множественного представления технических элементов автоматики впервые поставлена Колосовым С. П. (1958 г.) и развита членом- корреспондентом АН СССР Сотсковым Б. С., который выделил четыре базовых признака: функциональные задачи, конструктивная схема, статические и динамические характеристики, величина входной и выходной мощности. Данные модели были ориентированы на применение методов теории автоматического управления при исследовании динамики создаваемой системы управления. Учет мощности сигнала на входе-выходе как свойства элемента не позволяет гарантировать совместимость современных технических средств при передаче электрических сигналов в АСУТП.
В основе построения моделей технических систем с использованием отношения соединения лежит понятие совместимости элементов (Бусленко Н. П., Коваленко И. Н., Лазарев И. А):
I ={Ai1, B i1, C i1}, O={Aj1, B j1, C j1}, Ai {Aim}, Aj{Ajn}, где: I, О - входы и выходы элемента, A, В, С - условия, обеспечивающие пространственную, энергетическую, параметрическую совместимость элементов и потоков на входах-выходах.
Данные модели не рассматривались применительно к разработке схемных описаний технической реализации АСУТП. При выделении качественной и количественной совместимости элементов (Половинкин А. И.) в области физических принципов действия технических систем при рассмотрении технических средств автоматизации (Солодовников В.В., Плотников В. Н., Яковлев А. В.) не рассматривались особенности технического обеспечения АСУТП, связанные с его иерархическим строением и необходимости меж- и внутриуровневого согласования взаимодействий.
Анализ моделей представления знаний в средствах автоматизированного проектирования технического обеспечения показывает, что формирование моделей начинается с раскрытия объема базовых понятий при переходе от концептуальных к теоретико-множественным описаниям иерархически связанных составляющих (разработки ученых государственных университетов: СанктПетербургского электротехнического, Вологодского технического, Ивановского энергетического).
Можно выделить несколько уровней описания технического обеспечения АСУТП, отличающихся средствами выражения базовых отношений и детализацией свойств объектов, обеспечивающих вступление в отношения. Понятия, отношения и интерпретации одного уровня представляются в терминах разных языков (в том числе языков схем). Построение и трансляция описаний технического обеспечения на начальных стадиях создания системы осуществляется вручную с применением эвристик. Отсутствуют формальные модели, позволяющие осуществить автоматическую генерацию и преобразование функциональной структуры в заданном элементно-параметрическом базисе. Данные особенности наряду с многовариантной реализацией функциональной структуры технического обеспечения АСУТП, многостадийностью разработки и необходимостью трансформации описаний проектируемой системы значительно осложняют задачу автоматического синтеза схемных описаний системы управления в выбранном базисе.
На основе проведенного в работе анализа современных программных средств для проектирования технического обеспечения АСУТП можно констатировать, что средства автоматизированного проектирования, применяемые в процессе разработки функциональных и принципиальных схем позволяют автоматизировать в основном чертежно-конструкторские работы и формирование перечней элементов, а также осуществить автоматическую коррекцию электронных версий всех документов при внесении изменений в один из них.
В третьей главе рассматриваются процесс и методы построения моделей технического обеспечения с применением технологии инженерии знаний и искусственного интеллекта (Поспелов Д. А., Вагин В. Н., Осипов Г.С., Ханзен Ф., Джонс К., Гаврилова Т. А. и др.). При реализации концепций извлечения, структуризации, формализации знаний предлагается использование компьютерной системы, являющейся не только инструментальным средством синтеза межэлементных связей, но и средой для применения методов автоматизированного проектирования. При создании компьютерной системы осуществляется разработка таксономий понятий, элементов и систематизация отношений, по ложенных в ее основу.
Известен подход использования технологии инженерии знаний в области разработки АСУТП при типовой идентификации объекта (Пащенко Ф. Ф.), который не затрагивает область построения схемных описаний технической структуры. Исследования процесса извлечения знаний в области АСУТП с использованием компьютерных систем (Швецов А. Н., Котов С. С., Сорокин С.
И., Черепанов А. В. и др.) акцентируются на применении известных программных сред (Agent Builder, Visual Prolog) для моделирования систем управления также без ориентации на разработку и преобразование схемных описаний.
Предлагаемое развитие концепций создания моделей технического обеспечения предусматривает автоматический синтез межэлементных связей при разработке схем технической реализации проектных решений.
Методика извлечения знаний в области построения технического обеспечения АСУТП базируется на разработанных алгоритмах понятийной формализации, извлечения знаний с применением компьютерной системы (ориентированы на выделение свойств элементов, необходимых для построения межэлементных связей), а также известных алгоритмах построения иерархий на основе динамических ядер и методе интроспекции. По результатам анализа допущенных ошибок осуществляется коррекция правил вывода и модели элемента.
На этапах концептуализации и структуризации анализируется переход от языковых терминов к схемной документации:
Ex->Na->Sc, {Sc}: Re1= Dif(Sc1, Sc2, Sc3), Re2=Sim(Sc1, Sc2, Sc3), {Na}: Nai = Sim (Naj), Nai = Dif (Nak), где: Ex - примеры, автоматически генерируемые системой, Nai, Naj, Nak - термины, используемые для кодирования основных понятий и отношений, Sc1, Sc2, Sc3 - функциональные, принципиальные, монтажные схемы создаваемого технического обеспечения, Re - отношения, используемые при построении и преобразовании схем, Dif, Sim - операторы поиска различий и подобия.
Методика предусматривает ведение баз данных технических заданий и описаний технических средств, отражающих свойства, обеспечивающие совместимость элементов, организацию поиска технических средств, генерацию вариантов технической реализации, отсутствующих в инженерной практике, но логически непротиворечивых по организации совместимости элементов, выявление наследуемых свойств и необходимости их представления при разработке функциональной структуры в выбранном элементно-параметрическом базисе, задание области поиска по ветвям таксономии элементов для работы правил выбора элементов, проверку непротиворечивости правил вывода, проверку сходимости алгоритма синтеза функциональной структуры технического обеспечения, переформулирование правил вывода на основе обобщения полученных примеров и выделенных отношений, задание варианта и генерацию описаний функциональных и принципиальных схем, проверку: соответствия описаний, непротиворечивости правил вывода и сходимости алгоритма синтеза описаний, соответствующих принципиальным схемам.
В ходе применения методики выявлена необходимость сочетания системного, приборного и параметрического уровней представления технического обес печения в базе данных компьютерной системы.
В области проектирования технического обеспечения вершинами таксономии понятий на первом уровне рассмотрения являются выделенные в ходе проведения исследований метапонятия (первичные): система автоматизации и управления, техническое обеспечение, физический параметр, элемент, функция элемента, схема, техническое задание (ТЗ), сигнал, проектное решение, контур управления, критерий управления.
Классификация отношений (Поспелов Д. А.) при систематизации отношений в области технического обеспечения АСУТП, расширяется композиционными отношениями. Формирование композиционного отношения осуществляется как функциональные преобразования результатов входящих в него бинарных отношений. Пример композиционного отношения - отношение лизмерять:
R81 =R21 R51 R42(R43(xj)) R41(R24(R22(R91 R25(xj)))) где R - отношения: R81 - лизмерять, R21 - часть - целое; R25 - соответствия;
R22 - соединяться с; R24 - настраиваться; R41 - иметь свойство; R43 - быть причиной; R42 - целевого назначения; R51 - частичного порядка; R91 - род - вид.
Для установления связей выделяются отношения типа:
R = <свойство Atr предназначено для связи элементов классов Cl1 и Cl2>.
На примере исследования отношения соединяться с при изменении языка описания выявлено, что отношение меняет свойства:
Atr(Rф22) = {Аtr1, Аtr2}, Atr(Rп ) = {Аtr2, Аtr3}, Atr(Rф22) Atr(Rп ) = {Аtr2}, 22 где: Atr(Rф22), Atr(Rп ) - свойства отношения соединяться с на функциональной и принципиальной схемах, Аtr1 - несимметричность, Аtr2 - нетранзитивность, Аtr3 - симметричность.
Это свидетельствует о необходимости формализации перехода между системами отношений при преобразовании описаний функциональных схем в описания принципиальных схем технического обеспечения. При использовании подходов Хейеса Ф. и Квиллиана М. в ходе выделения и раскрытия понятия лэлемент технического обеспечения АСУТП последовательно применяются отношения род-вид, лиметь свойства, лиметь значения свойств (рис. 1).
Решение задачи построения таксономии элементов производится на основе объектно-ориентированного подхода и сводится к поиску оператора преобразования универсума U в упорядоченный универсум SUB по набору отношений R и признаку классификации РCl:
SUB = T {U; R, РCl }, РCl {Pr1, Pr2,Е Prm}, где {R} - множество базовых отношений.
Таксономия лэлементы представляет собой упорядоченный универсум, вершины которого соответствуют типам, подтипам и экземплярам элементов, а также их свойствам.
Использование отношения род-вид на трех уровнях (например: Со1- специализированный контроллер, Со21- - Термодат, Со31 - Термодат12), позволяет раскрыть содержание понятия "элемент", представляемого графом Gk (рис.1).
Применение родо-видовых отношений приводит к выделению конкретного технического элемента (например Е11 - Термодат12/2P/1C/RS485). Выделение свойств элементов (Atr) на нижних уровнях и соответствующего им числа концевых вершин графа, определяется из условий совместимости элементов и анализа альтернативных вариантов технического обеспечения АСУТП при организации физических связей. При выделении свойств устанавливается и исследуется связь объема понятия лэлемент с признаками, его определяющими. При этом обеспечиваются минимум типа вершин дерева и минимум максимального удаления графа, соответствующего иерархии свойств, глубина детализации определяется числом типов вершин.
Рис.1. Иерархическое представление понятия лэлемент при построении технического обеспечения АСУТП На верхнем уровне таксономии элементов, построенной с использованием признака функциональное назначение выделены десять классов элементов.
Новым является выделение на данном уровне иерархии описания классов клеммных соединителей и элементов защиты, предназначенных для рассмотрения свойств межэлементных связей при синтезе технической структуры системы управления. Представленная классификация заложена в основу базы данных компьютерной системы, используемой при создании моделей рассматриваемой области.
В четвертой главе разрабатывается теоретико-множественное описание технического обеспечения АСУТП (обеспечивающего реализацию предложенных способов управления), предназначенное для реализации баз данных и знаний средств автоматизированного проектирования, используемых для сокращения сроков и повышения эффективности разработки технического обеспечения АСУТП.
Обобщенное описание технического обеспечения АСУТП задается:
Su = <С, F, S, Аtr, H>, где: Su - техническое обеспечение, С - связи технического обеспечения с окружающей средой, F - выполняемые функции, S Цмодель структуры, Atr - совокупность свойств, Н - описание состояния технического обеспечения на всех стадиях жизненного цикла.
Построение модели структуры сводится к определению компонентов технического обеспечения АСУТП и связей между ними:
(2) S(Е) = EС, E = {EHW ESW ED(Сij )}, Сij = {Сi, Сj }, где: E - набор элементов, С - набор связей, EHW - технические средства, ESW - программные модули, ED - модули проектного описания и технической документации, Сij - набор связей между техническими элементами, Сi - связи информационные, Сj - связи энергетические (питания).
Включение модулей ED в описание S(Е) отражает рассмотрение элементов в ходе создания АСУТП в системном единстве через набор схемных описаний.
Структура технического обеспечения АСУТП при реализации Сij физически представляется в виде взаимосвязанных программируемых устройств, функционирующих в реальном времени. Построение моделей (2) осуществляется с применением аппарата графовых моделей. В отличии от моделей структур ЭВМ (Лебедев С.А.) матрица инцидентности графа, соответствующего S(Е) при замыкании системы управления через объект или оператора имеет в каждом столбце как минимум два ненулевых элемента и линейно зависимые строки.
Реализация на базе структуры технического обеспечения набора его функций приводит к появлению свойств АСУТП. В работе выделяется восемь групп свойств: отражающих характер протекания процесса, развитости функций, динамические, ресурсные, надежности, системные, безопасности и экологичности, удобства проектирования. Расширена группа системных свойств и введена группа свойств удобства проектирования, которая включает пять свойств, отражающих наличие информации об особенностях наладки, эксплуатации и реинжиниринга элементов в составе системы. Данная группа свойств позволяет на ранних стадиях создания технического обеспечения проработать варианты настройки и программирования составляющих его элементов при решении динамической задачи синтеза структуры АСУТП.
Техническое обеспечение представляется в виде набора подсистем, выделенных по функциональному назначению:
Sui Rcv SubCSubI SubR SubDTSubPSSubD, где: Sui - техническое обеспечение системы управления на i-м участке, Rcv - отношение включения, SubC, SubI, SubR, SubDT, SubPS, SubD - подсистемы: измерения; контроля, сигнализации и индикации; регулирования и логического управления; передачи данных; энергопитания; аварийной защиты.
Среди свойств подсистем выделяются:
Atr1:SubSu, Atr2j: (Еi Sub, ЕjSub) (ЕiSu, ЕjSu), i j, Atr3: Sub: FSUB= const, FSUB{F}, Atr4: Sub: I {I}, O {O}, где: Е - элементы в смысле (2); FSUB - функция подсистемы, определяемая решаемой задачей, {F} - множество функций, {I}, {O} - множества: входов, выходов подсистем.
Свойства Atr3 подсистемы технического обеспечения наследуют свойства АСУТП. По свойствам Atr2 подсистемы отличаются друг от друга вариациями программно-технической реализации.
Каждая подсистема представляется совокупностью цепей:
Suk Rcv Сh1 Сh2Е Сhl, F{F}, F Со, Со Rcv Сh1 Сh2Е Сhk, Сh =
При переходе к автоматическому синтезу связей в системе контуры теряются как понятия, поэтому необходима фиксация принадлежности цепи определенному контуру. Связи цепи, наряду с элементами, определяют ее свойства и не изменяются при любых преобразованиях, производимых без разрыва связей.
В случае, если связь имеет узел (место соединения трех и более элементов) при синтезе технической структуры в данное место устанавливается элемент из класса клеммных соединителей предложенной таксономии элементов.
Область значений для множества типов цепей задается:
{N} = {Сh1, Ch2, Ch3, Сh4, Сh5}, где: N - тип цепи, Сh1, Сh2, Сh3, Сh4, Сh5 - цепи: измерения, управления, сигнализации, передачи данных, питания.
Свойства цепи формально определяются:
AtrCh = {Name, AtrCh0, AtrCh1,Е, AtrCh6}, AtrCh0: Сh ={Cha, Chd}, AtrCh1: Ch Rcv ЕТ1&Е& ЕТk, AtrCh2: FCh= const, AtrCh3: FChi FChj, i j, AtrCh4: Сh I, O, I {I}, O {O}, AtrCh5: Ch = {Chac, Ch dc}, AtrCh6: Chac ={Chac1; Chac3}, где: Name - имя цепи, Cha, Chd - цепи с аналоговым и дискретным информационными сигналами, k - число типов элементов в цепи, FCh - функция цепи, Етi - элементы из класса Тi, Chac, Ch dc - цепи переменного и постоянного тока, Chac1, Chac3 - однофазные и трехфазные цепи.
Свойства AtrCh0, AtrCh5, AtrCh6 задают виды сигналов в цепи. При построении процедуры автоматического синтеза цепей принимаются допущения: распределение функций между элементами цепи в процессе проектирования не меняется; множество элементов для построения цепей и набор их признаков заданы.
Среди набора свойств элемента в качестве ключевых для обеспечения совместимости технических элементов выделены свойства входа-выхода: тип сигнала, значения тока и напряжения для передачи сигнала, сопротивление и емкость нагрузки, конструктивная реализация соединения с другими элементами.
Области значений сигнала входов-выходов технических элементов, учитываемых при построении цепей, отражают детализацию информационных сигналов и сигналов питания (как с использованием энергии постоянного, так и переменного тока) при их физической реализации (аналоговый, дискретный, час тотный, термометр сопротивления и др.).
Промышленный контроллер является составляющей большинства цепей подсистем технического обеспечения АСУТП, поэтому в работе расширение модели элемента проводилось для малоканального контроллера:
Мпк = <Аtr, F, Alg>, где: Аtr - теоретико-множественная (атрибутивная), F - функциональнологическая, Alg - структурно-алгоритмическая составляющие модели.
В результате анализа свойств современных контроллеров они разделяются на двенадцать групп:
Atr = {Atrпк1, Atrпк2,Е, Atrпк11, Atrпк12}, где: Atrпк1,Е,, Atrпк12 - свойства: отражающие основные и дополнительные функции контроллера; описывающие входы контроллера и выходы контроллера; экономические показатели; определяющие особенности программирования; энергопотребления; надежности; конструктивного исполнения; метрологические; определяющие особенности настройки; характеризующие особенности эксплуатации; характеризующие изготовителя контроллера.
Введены группы свойств, характеризующие особенности эксплуатации Atrпк11 (трудоемкость монтажа, изучения, настройки и др.); особенности настройки Atrпк10 (связаны с возможностью взаимодействия с оператором как с пульта оператора, так и с использованием ЭВМ).
Для определения информативности свойств, предложена методика снижения размерности пространства свойств. Методика включает: выбор функционального признака для выделения класса элементов, получение выборки, анализ свойств и представление их с использованием выбранных шкал, применение методов главных компонент и факторного анализа для получения и дискриминации модели, отражающей связь новых признаков с исходными.
В процессе апробации методики на примере контроллеров для регулирования температуры на участках линии по производству пищевых рыбных продуктов для выборки из тридцати одного контроллера, характеризующихся двенадцатью исходными свойствами, осуществлен переход к признаковому пространству из трех новых факторов, описывающих свыше 80 процентов разброса исходных признаков, представленных в количественных шкалах (рис.2).
Рис. 2. Расположение группировки контроллеров для регулирования температуры в новом признаковом пространстве На основе применения эквимаксных методов вращения матрицы для двух новых нормированных факторов получены значения коэффициентов ki при их представлении в виде аддитивного сочетания исходных свойств (табл.):
Fi = k1 Atr1 + k2 Atr2 +Е+ kiAtri.
пк1 пк1 пкj где Atr1, Atr2 - нижняя и верхняя граница диапазона измеряемых темперапк1 пктур, Atr3 - класс точности, Atr4 - цена изготовителя, Atr5, Atr6 - число пк9 пк4 пк2 пквходов-выходов.
Таблица Значения коэффициентов факторной модели для контроллеров регулирования температуры Фактор Atr1 Atr2 Atr3 Atr4 Atr5 Atrпк1 пк1 пк9 пк4 пк2 пкF1 0.437 0.026 0.394 0.93 0.964 0.9F2 -0.778 0.919 -0.189 0.22 -0.102 -0.0Подобный подход позволяет выделить доминирующие признаки при подборе и оценке элемента в выделенной по функциональному признаку группе технических средств. Например, фактор F1, позволяющий оценить свыше 50 процентов разброса исходных свойств отражает комбинированное влияние стоимости и числа входов-выходов контроллера (Atr4, Atr5, Atr6 ).
пк4 пк2 пкФункционально-логическая составляющая модели контроллера раскрывает принцип преобразования входов в выходы и позволяет получить исходные данные для параметризации функции или алгоритма преобразования. Составляющая с одной стороны определяется типом эталонной модели, реализуемой контроллером, с другой стороны - наличием встроенных алгоритмов преобразования информации в выбранной модификации контроллера.
Структурно-алгоритмическая модель контроллера отражает последовательность перевода контроллера из состояния в состояние:
Alg Т: С0 <Тi Сi >, (3) где Т - набор операций, которые отражают смысл процедуры преобразования обобщенных функционально-логических модулей в программные модули в составе системы управления, С0 - С10 - состояния контроллера, i=1,Е, 10 - номер операции и состояния, Т1, Т2 - установки типа выходов и типа входов, Т3 - выбор закона регулирования и/или способа формирования сигнала сигнализации, Т4 - установка сетевого адреса, Т5, Т6, Т7, Т8, Т9 - настройки: уставок, соответствия вход-выход, параметров закона преобразования вход-выход, параметров модулей, дополнительных функций (таймер, разрешение, встроенная память и др.), Т10 - перевод контроллера в рабочее состояние.
Операции группы Т1 - Т5 являются инвариантными к типу контроллера и предшествуют операциям из группы Т7 - Т9. Внутри каждой группы операции могут выполняться в произвольном порядке.
Разработанное теоретико-множественное описание технического обеспечения АСУТП представляет собой иерархическую организацию над которой осуществляется построение метода автоматического синтеза межэлементных связей при разработке схемных описаний.
Пятая глава посвящается выделению, представлению иерархии эвристик, используемых при создании схемных описаний технического обеспечения, формализации и разработке правил и алгоритмов построения описаний функциональных схем в элементно-параметрическом базисе и алгоритмов преобразования их в описания принципиальных схем.
Дедуктивная система, описывающая процесс проектирования технического обеспечения АСУТП, представляется набором положений и утверждений. Положения отражают организацию информационных, энергетических и конструктивных связей между элементами технического обеспечения при реализации заданных функций. Утверждения устанавливают способы установления связей и сравнения вариантов технического обеспечения на основе достижения требуемой степени детализации при разработке схемных описаний.
При построении формальной системы для разработки функциональных схем технического обеспечения вводятся ограничения: элемент имеет сколь угодно много входов и выходов; между входом и выходом элемента нет однозначного соответствия; функционирование элемента осуществляется без внешних источников энергии (питания).
Алфавит формальной системы включает элементы четырех типов, содержащих: контур в виде прямоугольника, цифры от 0 до 9, стрелки и обозначения входов-выходов над ними. Данный алфавит ориентирован на схемотехническую реализацию технического обеспечения на приборном уровне (в отличии от алфавита, используемого при схемотехническом построении самих приборов (Казанцев Ю.М.)) и отличается от алфавита функциональных схем автоматизации (Клюев А.С.) наличием обозначений входов-выходов (I, O).
При разработке схем технического обеспечения можно выделить три класса правил. Первый класс включает правила выбора элемента по характеристикам сигнала в цепи, функции, характеристикам элемента. Второй класс устанавливает порядок следования элементов. Третий класс ориентирован на синтез связей в различных цепях. Основы процедур синтеза связей между элементами технического обеспечения АСУТП включают положения:
- каждому элементу устанавливается в соответствие технический элемент, задающий значения для переменных I, O и правила их преобразования;
- реализация отношений соединения элементов обеспечивается передачей физических сигналов между входами и выходами, соответствующими переменным I, O;
- при передаче электрического информационного сигнала между входами и выходами необходимо соответствие физических разъемов и логических протоколов передачи;
- при одноточечном соединении двух элементов переменные должны быть противоположны (двойственны);
- значения переменных I и О соединяемых элементов должны представляться в одной шкале, определенной видом сигнала в цепи, - для соединяемых элементов правила соответствия интервалов изменения значений I и О, измеренных в количественных шкалах, определяются типом цепи.
Конкретизация отношений, отражающих установление и детализацию ме жэлементных связей, в нотации Бэкуса-Наура представляется:
S {E} {C}, C (Еi, Еj),{E} { Е1, Е2, Е, Еi,Е, Еn}, Еi NAMEi,{C} {C1, C2, C3,Е}, Cj NAMCj, NAME: {Atr1, Atr2,Е, Atrm}, Atri IEl, IEi Ii, Ii V1 V2 Е. Vn, Atrj OEl, OEi Oi, Oi W1 W2 Е Wn, С {(Oi1 RcIj1), (Oi1 RcIj1),Е}, где: {Е}, {С} - множества элементов и межэлементных связей, Еi, Еj - элементы системы, NAMEi, NAMCj - имена элемента и связи, Vi - вид сигнала для входа Ii элемента Еi, Wi - вид сигнала для выхода Oi элемента Еi, Atr - свойства элементов, Rc - отношение соединения.
Задание доменов атрибутам входов и выходов приводит к выражениям:
V1j: SCALE 1j = {V11j,V12 j,Е,V1rj}, V2j SCALE 2j = {V21j,V22 j,Е,V2pj}, SCALE 3j = {V31j,V32 j,Е,V3lj}, SCALE3k V3[ Vmin, Vmax], SCALEi [MU], W1j SCALE 1j = {W11j,W12 j,Е,W1rj}, W2j SCALE 2j = {W21j,W22 j,Е,W2pj}, SCALE 3j = {W31j,W32 j,Е,W3lj}, SCALE3k W3[ Wmin, Wmax], где SCALEi - шкала для представления сигнала на соответствующем входе или выходе, MU - единицы измерения в данной шкале.
На основе предложенных видов шкал для представления значений входоввыходов элементов разработана база данных технических средств автоматизации, используемая при автоматическом построении межэлементных связей, зарегистрированная в едином реестре баз данных РФ. Выделяется три вида шкал:
количественная [МU] - единицы измерения физической переменной на входевыходе, количественная [МU1]+[МU2] - шкалы для представления составляющих дискретных релейных и импульсных сигналов (напряжения и тока в цепи при замыкании и размыкании)), качественная [QU] - для представления статической характеристики датчика или стандарта передачи сигнала, регламентирующего его физические характеристики (например - 50М, ХК, RS232 и др.).
Правило вывода для процедур автоматического синтеза связей в частично заданном элементно-параметрическом базисе представляется:
(Еi, Еj): Oi {AtrEi}, Ij {AtrEj},Oi Wi, IjVj, WiRHVj (Oi Rc Ij) FALSE(Еi,Еj) ((Еi, Еr), (Еr, Еj)), (4) где RН - отношение несоответствия, отражающее непосредственную несовместимость технических элементов, Еr - дополнительный элемент, зависящий от типа цепи и устанавливаемый в разрыве связи для обеспечения совместимости соединяемых элементов.
Элементы Еr подбираются по правилам, соответствующим типу цепи и виду сигналов в ней. В ходе исследований в рассмотрение было принято три вида сигналов: аналоговые, дискретные релейные, дискретные импульсные, и три вида цепей: измерительные, управляющие, сигнализации.
Детализация модели элемента осуществляется до рассмотрения конструктивных свойств:
FE ={ F1, F2, Е,Fl,Е, Fv}, Fl Oli = G (Ilj), C: [MU(Oi)]= [MU(Ij)], Ei Rcv So1 &So2&Е&Sok, Soi Rcv Cli1 &Cli2&Е&Clij Е&Clin, So =
Представление входа-выхода, используемое для разработки алгоритмической и программной реализаций процедур автоматического синтеза цепей функциональных схем:
Oi j=1mClj, Ij k=1mClk, Cl = < Sign, NameSo, Num, AtrCl >, Сh = Cha AtrCl = (DUDI), Сh = Chd AtrCl = (DU&DI), С =CОС AtrCl = D[MU], где: СОС - взаимосвязь системы с ОС на границе раздела, Sign - обозначение элемента с именем Name на схеме, соответствующее классу таксономии, к которому относится элемент, DU, DI - диапазон изменения сигналов на входах - выходах в шкалах [МU1], [МU2].
При переходе с уровня элементов на уровень контактов цепь получает свойство четности числа контактов q, входящих в ее состав:
Ch: Cli=q, q = 2n, n = 1, 2, Е, N.
Генерация множества вариантов реализации цепей технического обеспечения является проверкой допустимости операции конкатенации в алгебраической системе, включающей множество функций, свойств входов-выходов элементов.
Продукционное правило проверки допустимости межэлементной связи в цепи зависит не только от вида сигнала, но и типа цепи:
Ch{Сh1}, Сh =Cha: (FE1 = FE2)& (D[MU]1 D[MU]2 ) (DU1 DU2 ) (DI1 DI2 ). (5) При множественности значений функций входа-выхода:
{FE1} {FE2}, FE1{FE1}, FE2 {FE2}, Cha FE1 = FE2. (6) В случае ложности выражения (6) производится последовательное выполнение операций конкатенации:
{Е1}{Ti}&{Ti}{Е2}, Со (Е1, Е2) ({OE1},{IE2}) ({Cl},{Cl}), (7) где {Тi} - множество элементов класса таксономии элементов, соответствующее типу цепи и межэлементной связи.
Выражение (7) расширяется до наборов:
Е1Eпр1, Епр1Е2, Е1Eпр2, Епр2Е2,Е, Е1Eпрk, ЕпрkЕ2, Eпрj {Тi}.
Допустимость расширения проверяется с использованием продукции (5).
При изменении типа цепи или вида сигнала в ней продукция меняется:
Ch{Сh2}, Сh=Chd:(FE1=FE2)&(DU2DU1)&(DI2DI1)&(DPSUDU1)&(DPSU=DU2)&(DI2DPSI), (8) где Е1 - регулятор, Е2 - исполнительное устройство, PS - источник питания в дискретной цепи.
Ch{Сh1}, Сh=Chd:(FE1 = FE2) & (DU2 DU1) &(DI2 DI1)& (DPSU = DU2) & (DI2 DPSI), (9) где Е1 - датчик-реле, Е2 Црегулятор.
Алгоритм построения многообразия межэлементных связей на основе (4)(9) в отличии от известных (Цвиркун А. Д., Салин А.Г.) выделяет перевод функций в функциональную структуру в частично заданном базисе и декомпо зицию связей при агрегировании элементов, необходимую для представления принципиальной схемы.
Алгоритм преобразования описания функциональной схемы технического обеспечения АСУТП в описание принципиальной электрической включает:
шаг 1. Для каждого соединения контактов элементов осуществляется проверка согласования формы, мощности и вида передаваемого сигнала.
Шаг 2. Детализация информационных связей для каждого соединения контактов входов-выходов элементов с учетом типа цепи и вида сигналов в ней.
Шаг 3. Учет условий конструктивной совместимости; введение в состав системы клеммников, соединителей, элементов защиты электрических цепей.
Шаг 4. Формирование перечня элементов и таблиц межэлементных связей.
Шаг 5. Проверка потребности элемента в энергии, выделение элементов для подачи энергии, выделение входов и выходов для обмена энергией, проверка энергетической совместимости входов-выходов, добавление связей питания.
Шаг 6. Детализация связей питания до контактов.
Пример фрагмента функциональной схемы технического обеспечения системы управления температурой (рис.3а) включает: ИП, НП - измерительные и нормирующие преобразователи, РП - микроконтроллер, ИУ - исполнительное устройство. Трансформация функциональной схемы в принципиальную производится детализацией связей соответствующего ей орграфа (рис.3б), добавлением в граф вершин, соответствующих обеспечению потребностей элементов системы в энергии (рис. 3в) и добавлением вершин, соответствующих техническим устройствам для обеспечения конструктивной совместимости (рис.3г). В качестве элементно-параметрического базиса в примере использован блок контроллера Р130 БК1-П-01-14 (РП), исполнительный механизм МЭО40 (ИУ), термоэлектрический преобразователь ТХК 9414 (ИП1, ИП2), которые соответствуют вершинам 3, 4, 1, 2 графов. В ходе синтеза схемных описаний технического обеспечения на основе продукций (5), (8) и (9) происходит установка дополнительных элементов (НП1, НП2, усилителя выходного сигнала (на рис.3а не показан)), соответствующих вершинам 3а, 3б, 3с графа. Вершина 5 графа соответствует источнику питания.
Исследования операций преобразования схемных описаний позволили сформулировать и доказать теорему: нуль-граф, вершины которого соответствуют вершинам таксономии элементов, является инвариантом для всех моделей технической структуры АСУТП. Действительно: если M0-M5 - модели технического обеспечения, отражающие его структуру (рис. 3), то {1, 2, 3, 4}M0, {1, 2, 3, 4}M1, {1, 2, 3, 4}M2, {1, 2, 3, 4}M3, {1, 2, 3, 4}M4, {1, 2, 3, 4}M5, т.е. Mi: {1, 2, 3, 4}=const, i= 0, 1,Е,5.
При представлении элементов в базах данных должны выполняться условия, определяющие сходимость алгоритмов синтеза межэлементных связей.
Синтез связи происходит за конечное число шагов, если среди всех элементов, являющихся экземплярами концептов таксономии элементов находятся такие элементы, принадлежащие разным ветвям таксономии, для которых:
WiVj, а также в зависимости от вида цепи, в состав которой входят элементы:
Wi, Vj или Wi Vj.
а) 3a 3б 3 3с б) 3a 3б 3 3с 3д в) 3с 3 3сТ 3a 3дТ 3б 3aТ 3д г) Рис. 3. Преобразование моделей схем технического обеспечения АСУТП Новизной разработанных алгоритмов является проверка возможности конструктивной совместимости для реализации которой в составе элементов выделяются: разъемные магистральные соединители без детализации линий связи, клеммные соединители с детализацией линий связи, соединители, выполняющие дополнительные функции. При необходимости установки соединителя для конструктивной совместимости происходит его добавление в перечень элементов, при этом свойства соединителя наследуют свойства клемм разъема соединяемого элемента и осуществляется учет вида сигнала в цепи.
Рассмотрение предложенных продукций показывает, что они применимы в случае биекции соответствия множеств входов и выходов. В случае использования технических средств с универсальным входом нарушается инъективность соответствия. Восстановление инъективности производится посредством применения процедур настройки программно-технического средства на опре деленный тип входного сигнала в соответствии с шагами, определенными моделью (3).
Шестая глава посвящена планированию, проведению и анализу результатов экспериментальных исследований, направленных на апробацию и определение степени достоверности предложенных моделей и методов. Для проведения исследований разрабатывается архитектура и программная реализация составляющих специализированного компьютерного комплекса (КК), обеспечивающего интеллектуализацию и автоматизацию прикладных задач построения описаний межэлементных связей при разработке функциональных и принципиальных схем подсистем технического обеспечения АСУТП. Результаты автоматического синтеза многообразия вариантов технической реализации сопоставляются с экспертными решениями, полученными при выполнении реальных проектов.
КК является иерархической системой, рассматриваемой на нескольких уровнях. Уровень формирования описаний технического обеспечения содержит редакторы для автоматизированного составления технических заданий, чертежей и схем, правил проверки совместимости технических элементов и их поиска в базе данных, а также модули для автоматической генерации схемных решений и проверки схемных описаний.
Уровень баз данных содержит базы данных: технических заданий на проектирование, типовых проектных решений, структурных схем подсистем технического обеспечения, технических элементов, правил логического вывода. Уровень подсистем для оценки сложностей технической реализации включает три типа программных средств: для подбора вариантов и оценки сложностей при монтаже технического обеспечения АСУТП и прокладке кабельных трасс (с интерфейсом в виде 2D изображения монтажного пространства и реалистичных изображений технических средств), для выбора отдельных технических средств и схем подключения внешних устройств к ним (с интерфейсом в виде изображения технических средств на принципиальной схеме и упрощенного изображения подключаемых к ним внешних устройств), для оценки сложности процедур программирования технических средств с использованием модели (3) для работы в составе технического обеспечения (с интерфейсом в виде изображения клавиатуры и панели индикации, применяемых для настройки и программирования технического средства).
Представление интерпретаций понятий и отношений в КК осуществляется с использованием десяти видов базовых образов, отражающих пять групп представления информации.
Новизна предлагаемого подхода при использовании КК состоит в проверке соответствия требованиям заказчика (технического задания) области рабочих вариантов, отражающих многообразие автоматически полученных вариантов технической реализации межэлементных связей, отвечающих бинарным ограничениям на совместимость структурных элементов.
Программная реализация предложенных моделей, обеспечивающих интеллектуализацию и автоматизацию задач синтеза межэлементных связей выполняется на языке С++ с использованием методов объектно-ориентированного программирования, библиотеки стандартных шаблонов STL. Созданный комплекс сочетает в себе функции клиентской части системы управления реляционной базой данных, графического редактора структурных схем и клиентскую и серверную части реализации алгоритмов автоматического синтеза описаний функциональных и принципиальных схем.
Программная реализация имеет три модификации. Первая - для автоматизации и интеллектуализации прикладных задач создания схемных описаний технического обеспечения АСУТП, вторая - для автоматизации создания вариантов заданий и проверки решений. Последняя модификация является элементом технологии извлечения знаний для построения моделей технического обеспечения АСУТП. Работа КК происходит в пассивном диалоговом режиме, точками ветвления которого являются: задание элементно-параметрического базиса, выбор варианта функциональной схемы из автоматически сгенерированного многообразия, сохранение результатов.
На основе разработанных в работе теоретико-множественных описаний создана и заполнена база данных технических средств автоматизации (БД) для КК, зарегистрированная в реестре баз данных РФ. Информация об элементе содержит поля: "Название", "Число основных каналов", "Число вспомогательных каналов", "Потребляемый ток", "Энергозависимость", "Функции преобразования", "Разъемы", "Название разъема", "Тип разъема", "Номер", "Номер канала", "Назначение", "Тип контакта", "Параметры контакта (номер, номер канала, назначение, тип, параметры изменения сигнала, соответствие контактов)".
Проведение исследований первой модификации компьютерной системы предусматривает: ведение баз данных, построение структурных и функциональных схем, запуск процедур автоматического синтеза схемных решений в частично заданном элементно-параметрическом базисе, просмотр допустимых и недопустимых с точки зрения ограничений на сочетание структурных элементов вариантов технической реализации структурной схемы технического обеспечения системы управления. Построение описаний принципиальных схем производится на основе автоматического преобразования бинарных отношений соединяться с на функциональных схемах в отношения соединяться с на принципиальных схемах для выбранных вариантов технической реализации.
Экспериментальные исследования проводились по тридцати четырем вариантам элементно-параметрического базиса для семи видов обобщенных функциональных структур технического обеспечения. На рис.4 приводятся результаты автоматического синтеза структруы, представленной на рис. 3а в описания связей функциональной схемы (ФС) и описания связей на принципиальной схеме (ПЭС).
В ходе экспериментальных исследований в 100 % случаях компьютерная система за конечное время устанавливала соединения между заданными элементами и осуществляла выбор необходимых согласующих элементов из базы данных для организации межэлементных связей. Все полученные варианты при экспертной оценке отмечены как правильные и соответствующие проектным решениям, разработанным в ходе выполнения реальных проектов. Набор полученных вариантов представляет собой вершины А-графа и позволяет осущест вить постановку и решение задачи выбора оптимального варианта. При изменении элементного базиса КК позволяет быстро сформировать А граф, представить таблицы соединений и провести сравнительный анализ объема необходимых монтажных работ и операций по программированию при технической реализации выбранного пути на графе.
ПЭС ФС Рис.4. Результаты автоматической генерации цепей функциональных и принципиальных схем подсистемы регулирования температуры Методика работы с компьютерным комплексом включает: запуск программы, соединение с сервером, создание набора технических заданий, запуск редактора структурных схем, создание структуры технического обеспечения АСУТП, выбор элементно-параметрического базиса из базы данных, осуществление автоматического синтеза цепей, выбор одного из допустимых вариантов функциональной структуры в заданном элементно-параметрическом базисе, автоматическую трансформацию описаний цепей функциональной схемы в табличное представление цепей принципиальной схемы, сохранение результатов.
Новизной при оценке вариантов схемных решений является использование программных средств второго и третьего типа, позволяющих моделировать установку связей в рамках монтажно-коммутационного пространства с использованием заданного базиса и операции программирования и настройки программно-технических средств.
Опыт эксплуатации программных средств, входящих в состав КК в процессе учебного проектирования подсистем измерения и управления температуры, расхода, давления, уровня (период 2000-2007 гг.), показал, что для пятнадцати типов выделенных широко распространенных ошибок, допускаемых при проектировании технического обеспечения в результате применения КК наряду с количественным уменьшением числа ошибок (в два раза) достигается качест венный результат - резко (в четыре и более раз) снижается число проектантов, допустивших три и более ошибок.
Оценка трудозатрат на применение программной реализации предложенных моделей и методов показала, что при сохранении качества проектных решений на уровне экспертных время на разработку схемных описаний технического обеспечения АСУТП сокращается в 3-7 раз в зависимости от вида подсистем и выбранного элементно-параметрического базиса.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ В ходе выполнения исследований получены результаты, обеспечивающие решение важной научно-технической проблемы, имеющей крупное значение для отечественной промышленности и хозяйства - разработка совокупности моделей технического обеспечения в виде иерархического описания классов составляющих его элементов и методов автоматического синтеза межэлементных связей системы управления на основе связанных с классами правил, приводящих к сокращению сроков и повышению эффективности создания АСУТП путем автоматизации и интеллектуализации решения задач технической реализации функциональной структуры АСУТП при применении методов и средств автоматизированного проектирования, а именно:
1) Предложена технология развития и корректировки множества типовых проектных решений при разработке технического обеспечения АСУТП на основе метода автоматического синтеза межэлементных связей системы управления, позволяющая осуществить формирование множества вершин А-графа при оценке степени агрегированности системы на физическом уровне и требуемого числа различных типов технических средств для допустимости реализации с учетом ограничений в виде бинарных запретов на сочетание структурных элементов системы.
2) Произведено расширение методологии построения и проектирования АСУТП из области разработки математического описания объекта управления, выбора способа управления, синтеза функциональной структуры системы управления и определения настроек регуляторов, на область автоматического построения многообразия вариантов технической реализации, позволяющее интерпретировать задачи синтеза технической структуры АСУТП в виде графовых моделей, соответствующих схемам технического обеспечения, с учетом иерархичности построения и многообразия языков описания АСУТП.
3) Развита концепция извлечения, структуризации и формализации знаний в области технического обеспечения АСУТП на основе использования разработанной компьютерной системы, являющейся средой для реализации методов построения и проектирования технического обеспечения, функционирующей на базе системного единства связи понятия структура с определяющими понятиями функция, лэлемент, сигнал, а также определяемым понятием схема.
4) Рассмотрена инвариантная часть функциональной структуры технического обеспечения и соответствующих ей проектных описаний в виде вершин таксономии элементов, раскрывающей представление функции элемента через со ответствие множеств входов-выходов и множеств физических контактов разъемов элемента.
5) Выделен класс композиционных отношений в области технического обеспечения АСУТП с вариацией свойств в виде нарушения симметричности и изменения размерности межэлементных связей входящего в композицию отношения соединения при изменении формы представления проектных описаний.
6) Предложены способы управления технологическими процессами, реализуемыми на непрерывной технологической линии по производству пищевых рыбных продуктов, предусматривающие использование: принципов адаптивного управления, новых точек контроля возмущений и режимных параметров, эталонных моделей для расчета задающих и управляющих воздействий, обеспечивающих достижение экстремальных значений критериев управления, зависящих от режимов работы.
7) Разработаны модели технического обеспечения в виде иерархического описания уровней: системного, подсистем, цепей, приборного и параметрического с организацией межуровневых переходов на базе отношений частьцелое и раскрытием каждого уровня с использованием отношений род-вид, лиметь свойства, лиметь значения свойств, раскрывающие необходимость учета связи непосредственно не сопрягаемых уровней цепей и свойств элементов, осуществляемой представлением свойств с использованием введенных шкал для значений сигналов.
8) Создана модель промышленного малоканального контроллера, включающая: описание взаимосвязей входов-выходов при раскрытии функционального назначения прибора, логическую систему обобщенных операций при программировании, обеспечивающих инъективность свойств входов-выходов, систематизацию свойств контроллера, методику снижения размерности пространства свойств, основанную на применении методов факторного анализа и главных компонент при последовательном анализе свойств, представленных в количественных и качественных шкалах, описание обобщенных факторов, характеризующих контроллеры для регулирования температуры, полученных в ходе апробации методики.
9) Разработаны: система положений, отражающая эвристические приемы создания проектных описаний технического обеспечения; формальная система для автоматического построения описаний функциональных схем технического обеспечения, включающая правила вывода, определяемые типом цепей и видом сигналов в них.
10) Разработаны алгоритмы построения и преобразования схемных описаний технического обеспечения и их программная реализация, учитывающие свойства информационной, электрической и конструктивной совместимости элементов при автоматической трансформации описаний функциональных схем в набор таблиц соединений элементов, соответствующих принципиальным схемам технического обеспечения.
11) Предложены архитектура, методики применения и программная реализация компьютерного комплекса как представителя класса систем, отражаю щего связь прикладного и представительного уровней средств автоматизированного проектирования технического обеспечения АСУТП с физическим уровнем АСУТП и обеспечивающего автоматизацию и интеллектуализацию решения прикладных задач разработки схемных решений по технической реализации функциональных цепей АСУТП, выражающихся в автоматическом построении описаний технического обеспечения, в явном виде не содержащихся в системе.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОПУБЛИКОВАНЫ:
в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ 1. Ахремчик О. Л. Программная система функционального проектирования аппаратных комплексов АСУТП//Программные продукты и системы.- 2007.- №2, с. 39 - 41.
2. Ахремчик О.Л. Модель промышленного малоканального контроллера //Промышленные АСУ и контроллеры. - 2005.- № 12, с. 51 - 54.
3. Ахремчик О.Л. Некоторые тенденции в области создания и применения промышленной автоматики // Промышленные АСУ и контроллеры. - 2006.- №11, с.4-7.
4. Ахремчик О.Л. Основы технологии построения моделей объекта проектирования для дистанционного обучения // Известия Томского политехнического университета.
- 2007.- N 1 (Т. 310), с. 290 Ц294.
5. Ахремчик О.Л. Особенности логической структуры системы управления на базе малоканального контроллера //Промышленные АСУ и контроллеры. -2006.- № 4, с.- 39.
6. Ахремчик О.Л. Унификация разработки функциональных схем АСУ//Промышленные АСУ и контроллеры. - 2006.- №9, с. 9 - 11.
7. Ахремчик О.Л. Использование приборов "Термодат" для получения динамических характеристик тепловых объектов // Промышленные АСУ и контроллеры. - 2007.- №2, с. 36 - 38.
8. Ахремчик О. Л. Исследование приборного ряда регуляторов температуры для биомедицинских приложений// Известия Таганрогского государственного радиотехнического университета, 2006. - № 11 (66), с. 36 -38.
9. Ахремчик О. Л., Сердобинцев С. П., Семенов А. А. Автоматизация линии по производству пресервов// Рыбное хозяйство.- 1992.- № 5, с. 35-37.
Патенты, изобретения 10. Ахремчик О.Л., Сердобинцев С.П. Способ управления процессом дефростации мороженых пищевых продуктов. Патент России, N 2016518// Официальный бюллетень Изобретения. Полезные модели.- 1994.-№ 14, с. 9.
11. Ахремчик О. Л., Сердобинцев С.П. Линия для производства пресервов из разделанной рыбы. А.С. N 1824151// Официальный бюллетень Изобретения. Полезные модели.- 1993.-№ 24, с. 19.
12. Ахремчик О. Л. Устройство для автоматической дезодорации помещений / Заявка на изобретение №97110352 // Официальный бюллетень Изобретения. Полезные модели.- 1999.-№ 16, с. 65.
Монографии 13. Ахремчик О. Л. Эвристические приемы проектирования локальных систем автоматизации. - Тверь, издательство Тверского государственного технического университета, 2006. - 160 с.
14. Филатова Н. Н., Ахремчик О. Л., Вавилова Н. И. Проектирование тренажерных комплексов для технического образования. - Тверь, издательство Тверского государ ственного технического университета, 2005. - 160 с.
Программы для ЭВМ 15. Система проектирования функциональных схем/Филатова Н. Н., Бодрин А. В., Ахремчик О. Л., Куприянов О. В. Программа для ЭВМ № 2007612724.- Зар. в реестре программ для ЭВМ 22.06.07.
16. Технические средства автоматизации/Филатова Н. Н., Бодрин А. В., Ахремчик О.
., Куприянов О. В. База данных № 2007620224. - Зар. в реестре баз данных 27.06.07.
17. Филатова Н. Н., Бодрина Н. И., Ахремчик О.Л. Техническая реализация схем автоматизации. Программа для ЭВМ № 2008610006.- Зар. в реестре программ для ЭВМ 9.01.08.
Публикации в сборниках трудов, материалах конференций 18. Ахремчик О. Л. Оценка возможностей применения модификаций технических средств автоматизации при построении АСУТП// Сб. материалов 4 межд. конф.
"Методы и средства управления технологическими процессами", Саранск, изд-во МордГУ, 2007.- С.163-165.
19. Ахремчик О.Л. Подход к созданию информационной базы в области технического обеспечения АСУТП // Материалы шестой всероссийской научно-практической конференции "Современные информационные технологии в науке, образовании и практике". - Оренбург, ИПК ГОУ ОГУ, 2007. - С. 423-424.
20. Ахремчик О.Л. Формальная система для функционального проектирования технического обеспечения АСУТП// Сб. трудов 20 межд. конф. "Математические методы в технике и технологиях", Ярославль, изд-во ЯГТУ, 2007.- Т. 7. С.180-181.
21. Ахремчик О. Л., Филатова Н. Н. Построение тренажерного комплекса для обучения проектированию АСУТП// Труды 22 межд. научн-техн. конф."AIS'07" и "CAD07".
- Москва, Физматлит, 2007. Т.1. С. 224 -228.
22. Филатова Н. Н., Ахремчик О. Л., Куприянов О. В. Автоматический синтез функциональных схем// Сб. материалов XIII межд. конф. KDS, Varna, Bulgary. - Sofia, FOI ITHEA, 2007. V1. P. 338-345.
23. Ахремчик О. Л. Особенности представления АСУТП при формировании целостного образа в процессе обучения // Материалы 13 межд. конф. "Современное образование: содержание, технологии, качество". - С-Пб., ЛЭТИ, 2007.- Т.1. С. 159- 160.
24. Ахремчик О. Л. Выделение классификационных признаков данных для интеллектуальных учебных САПР// Материалы 8 Всероссийской научно-техн. конф. "Теоретические и прикладные вопросы современных информационных технологий", УланУдэ, изд-во ВСГТУ, 2007. - С. 217-218.
25. Ахремчик О. Л. Интроспективная методология в парадигме извлечения специальных знаний для обучения специалистов по проектированию// Материалы межд. научно-практ. конф. Качество образования: системы, технологии, инновации, Барнаул, изд-во АлтГТУ, 2007. - С. 169-170.
26. Ахремчик О. Л. Построение таксономии "элементы" для интеллектуальных систем автоматизированного проектирования// Сб. трудов IX межд. конф. "Интеллектуальные системы и компьютерные науки", Москва, изд-во мех. мат. факультета МГУ, 2006. - Т.2, Ч. 1. С. 51-53.
27. Ахремчик О. Л., Филатова Н.Н., Куприянов О.В. Программный комплекс для подготовки учебных заданий на проектирование систем управления// Материалы межд.
конф. "Информационные технологии в образовании, технике и медицине", Волгоград, ВГТУ, 2006. - С. 33-34.
28. Ахремчик О. Л. Система автоматизации как составляющая машин сельскохозяйст венного назначения// Сборник трудов межд. XIII научно-техн. конф. Машиностроение и техносфера XXI века. - Донецк: ДонНТУ, 2006. Т.1. С. 55 - 58.
29. Ахремчик О. Л. Применение метода анализа иерархий при проектировании систем автоматизации//Сб. научных трудов " Компьютерные технологии в управлении, медицине, образовании ".- Тверь, 2006. - С. 5 -7.
30. Akhremchik O. L. Designing of the computing system for the automated control of production processes // The materials of IFIP world conference on perspectives on soviet and russian computing, 3 - 7 July 2006, Russia, Petrozavodsk, 2006. - Part 1. Р. 112 - 115.
31. Ахремчик О. Л. Задачи перехода к формальным процедурам при функциональном проектировании систем управления// Сб. труд. X межд. научно-практ. конф. Системный анализ в проектировании и управлении.- С.-Петербург, изд-во политехнического университета, 2006. - С. 152 - 154.
32. Ахремчик О. Л. Формирование иерархий для проектирования систем управления технологическими процессами// Сб. тез. докладов 2 межд. конф. по когнитивной науке CogSci2006.ЦС.-Пб., С.-Петербургский гос. университет, 2006. - Т. 2. С.565Ц566.
33. Ахремчик О. Л., Бодрин А.В. Фреймовый подход к созданию моделей систем автоматизации // Сб. научных трудов " Компьютерные технологии в управлении и диагностике ".- Тверь, 2004. - С.112-114.
34. Akhremchik O. L., Kiselev A. N., Gromilin V.A. Designing of the automated monitoring system of the electric power for a hothouse enterprise/ / Proc. of 5th international Carpatian control conference IССС2004, Zakopane, Poland, May 25-28, 2004.-V. 2. - Р. 205-208.
35. Ахремчик О.Л., Бодрин А.В., Филатова Н.Н. Автоматическая генерация знаковых моделей измерительных цепей// Материалы 4 межд. конф. "Современные сложные системы управления СССУ-HTCS'04". - Тверь, 2004. - С. 26-28.
36. Ахремчик О.Л. Выбор интерфейса физического уровня открытых систем// Сб. научных трудов "Программные и технические средства медико-биологических и технических систем". - Тверь, 1998. - С.96-98.
37. Ахремчик О.Л. Нечетко-множественный подход к принятию решений в АСУ качеством пищевых продуктов// Сб. материалов всероссийской научно-практ. конф.
"Автоматизация технологических процессов и управление производством на предприятиях пищевой промышленности". - Москва, 1996. - С.3-4.
38. Akhremchik O.L., Serdobinzev S.P. Control of lihtsalt product refrigeration// Papers of international conference of the international institute of refrigeration, Gdansk, Poland, 1994.
39. Ахремчик О. Л. Адаптивное управление линией по производству малосоленых продуктов// Сб. тез. докладов научно-техн. конф. КТИРПиХ. - Калининград, 1993. - С. 18.
40. Ахремчик О. Л., Сердобинцев С. П. Система управления линией по производству бланшированных рыбных консервов// Тез. докл. Всесоюзн. конф. Автоматизация технол. процессов и производств в пищевой промышленности".- М.: 1989. - С.54.
Материалы по пп. 7 и 4 списка публикаций подписаны к печати в декабре и октябре 2006 г. (в период вхождения изданий в перечень ведущих рецензируемых научных изданий).
В части постановки и решения исследовательских задач и полученных результатов, определяющих научную новизну диссертационной работы и выносимых на защиту, соавторов не имеется.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям