Технологическое оборудование гап

5. Техническое обеспечение ИАСУ 5.1. Требования к КТС ИАСУ.


Оптимальный выбор структуры КТС и состава технических средств, входящих в этот комплекс, имеет первостепенное значение для создания эффективно функционирующей ИАСУ.

Задача определения оптимальной структуры КТС - многовариантная в связи с многообразием требований (структурных, функциональных, технических, экономических),предъявляемых к структуре ИАСУ.

Структурные требования:

- учет иерархичности структуры системы управления и соответственно рациональное распределение вычислительных мощностей по уровням управления;

объединение вычислительных мощностей с целью разгрузки каналов связи в звеньях: предприятие - цехи - технологические процессы;

максимальное приближение устройств съема, регистрации, сбора, ввода-вывода данных к источникам (потребителям) информации;

- учет пространственного размещения источников и потребителей информации и сложившихся связей между ними;

возможность совершенствования структуры ИАСУ и др. Функциональные требования выражаются в обеспечении решения задач ИАСУ в заданное время и с необходимой точностью. К ним (к задачам) прежде всего, следует отнести задачи:

1) Прямой обработки данных, повторяющиеся с различной периодичностью; 2)Оптимизационные и прогнозные, решаемые по расписанию (по плану);

3. Справочные, решаемые с высокой оперативностью в темпе поступления информации;
   
4. «фоновые», решаемые без жесткого ограничения во времени для выравнивания загрузки вычислительных средств;
   
5. простого счета, решаемые непосредственно на рабочих местах управленческим персоналом.
   

Технические требования:

- реализуемость КТС, т.е. возможность его создания за счет средств, серийно выпускаемых промышленностью;

гибкость структуры КТС, т.е. возможность включения в его состав новых более совершенных технических средств по мере освоения и выпуска их промышленностью;

• надежность КТС, т.е. возможность функционирования ТС в ИАСУ без сбоев, нарушений и др.;
  
• удовлетворение требований по объему хранимых и обрабатываемых данных, а также быстродействию их обработки.
  

Экономические требования:

- минимальная стоимость КТС,

- минимальная стоимость обслуживания КТС, простота и удобство при техническом обслуживании.

Требования минимальной стоимости при выполнении заданных требований по объему хранимых и обрабатываемых данных, а также минимальной стоимости обслуживания могут успешно выполняться благодаря блочному (модульному) принципу построения КТС. При последующем развитии системы блоки памяти и процессоры могут наращиваться, новые ЭВМ включаться в функционирующую вычислительную сеть.


5.2. Структура КТС ИАСУ.


КТС ИАСУ состоит из взаимодействующих КТС компонентов, входящих в состав ИАСУ - АСУП, АСПро, АСНИ, АСУТП, а также технических средств их сопряжения и координации, обеспечивающих решение комплексных задач всех уровней ИАСУ.

КТС ИАСУ должен:

- строиться на базе модулей, обеспечивающих совместимость и изменение конфигурации технических средств;

- осуществлять распределенную обработку информации на разных уровнях управления за счет организации иерархических многомашинных и многопроцессорных вычислительных систем и сетей, обработку информации в различных режимах (пакетном, реального времени, диалоговом, телеобработки);

- обеспечивать эффективное использование устройств сбора и передачи данных с целью сокращения затрат и повышения оперативности обработки информации;

- обладать надежностью, достаточной для эффективного функционирования ИАСУ с заданным регламентом и получения требуемой достоверности результатов решения задач;

- обеспечивать возможность изменения структуры, номенклатуры и количества технических средств, обеспечивающих поэтапный ввод в действие компонентов ИАСУ.

При выборе состава КТС ИАСУ следует руководствоваться следующими рекомендациями:

1) На верхнем и среднем уровнях ИАСУ (АСУ, СУГАП) рекомендуется использовать
средние и большие ЭВМ с достаточно высоким быстродействием и большой памятью;

2) На нижнем уровне ИАСУ для оперативной обработки данных и управления
технологическими процессами рекомендуется использовать мини- и микроЭВМ, а также
разнообразные средства сбора и передачи данных, автоматические датчики на
технологических агрегатах, устройства ручного ввода данных.

Использование на нижнем уровне управления микроконтроллеров и микроЭВМ направлено на обеспечение гибкого программного управления, изменения структуры систем, обеспечение их высокой живучести.

На микроЭВМ, используемых на нижнем уровне, решаются задачи программного управления станками с ЧПУ, диспетчеризации работы станков, линий, участков управления обрабатывающими и транспортными модулями ГАП, учета брака и простоя оборудования, а также накопления и передачи данных на вышестоящие уровни управления.

Для систем автоматизированного конструирования и проектирования применяют мини-и микроЭВМ с графическими дисплеями (в т.ч. со световым пером), цифровыми планшетами, графопостроителями и др. оборудованием, объединенным в автоматизированные рабочие места (АРМы).

Возможно также построение КТС ИАСУ на базе сетей мини- и микроЭВМ (терминальных, локальных и др.).

Терминальная сеть ИАСУ обеспечивает непосредственное взаимодействие абонентов с вычислительным комплексом и состоит из терминалов, каналов связи, аппаратуры передачи данных и устройств сопряжения с каналами ЭВМ (модемов и мультиплексоров передачи данных).

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) в ИАСУ строится как система распределенной обработки данных, объединяющая однотипные и разнотипные вычислительные средства с помощью специальной аппаратуры передачи данных и виртуального канала связи.

Создание ЛВС в настоящее время является наиболее перспективным направлением проектирования КТС ИАСУ.


6. Автоматизация проектирования АСУ.

6.1 Проблемы и задачи автоматизации проектирования АСУ.


Основными объектами и результатами автоматизированного проектирования АСУ являются:

• комплекты алгоритмов и программ (информационное и программное обеспечение АСУ);
  
• рациональная технология обработки информации;
  
• структура системы в целом.
  

В большинстве случаев вводимая и выводимая информация при проектировании носит графический характер (схемы алгоритмов и программ, структурные схемы, графики и т.д.), что требует специальной аппаратуры типа экранных пультов (дисплеев) и графопостроителей. Кроме того, необходимо создание специальных методов и алгоритмов, обрабатывающих удобное для пользователя преобразование информации.

Специфика автоматизации проектирования состоит в том, что постановки задач проектирования часто носят неформальный характер, исходная информация и требуемые результаты проектирования во многих случаях трудноформализуемы.

Процесс автоматизированного проектирования АСУ вследствие своей неполной формализуемости носит итеративный характер, требуя неоднократного и оперативного обращения разработчиков к ЭВМ. Поэтому при автоматизации проектирования АСУ широкое применение находят диалоговые человеко-машинные процедуры.

Можно выделить 3 основных подхода к проблеме формализации и автоматизации проектирования АСУ:

1. синтез моделей возможных вариантов проекта АСУ, его отдельных частей и элементов с последующим выбором из них оптимального варианта проекта системы (оптимальный синтез системы);
   
2. построение рационального варианта проекта АСУ на базе анализа типовых вариантов построения элементов, отдельных частей и всей системы в целом с использованием имитационной модели (имитационное моделирование);
   
3. применение методов локальной оптимизации в процессе проектирования АСУ (квазиоптимальный подход к синтезу).
   

Квазиоптимальный подход к проблеме синтеза АСУ не предполагает единого подхода к решению проблемы автоматизации процесса проектирования и не преследует цель построения оптимальной модели системы в целом. В этом случае проводится лишь локальная оптимизация отдельных элементов и частей проектирования (именно этот подход взят за основу при изложении этого раздела курса).

К наиболее важным вопросам автоматизации проектирования АСУ относятся также учет при проектировании информационной, программной, технической и организационной совместимости различных частей АСУ.

Основными аргументами в пользу формализации и автоматизации процесса проектирования АСУ являются:

• четкое понимание задач,
  
• стандартизация проектирования,
  
• общность использования методов,
  
• повышение качества проектирования,
  
• экономия времени и ресурсов.
  

При автоматизированном подходе к созданию информационного и программного обеспечения АСУ разработчик выполняет те же функции, что и при неавтоматизированной разработке.

Автоматизация проектирования при этом заключается:

• в использовании современных средств подготовки программ (компиляторов, интерпретаторов, редакторов, библиотек программ и т.д.);

• в использовании алгоритмических языков, а также автоматической трансляции;

• в возможности осуществления взаимосвязи между различными стадиями разработки, уровнями разработки и разработчиками;
  
• в использовании библиотеки программ типовых проектных решений для выбора необходимых программ и их последующей корректировки в соответствии с конкретными требованиями;
  
• в выборе оптимальных проектных решений по синтезу структуры системы в целом, ее информационного и программного обеспечения на основе решения оптимизационных задач проектирования.
  

6.2. Типизация как элемент автоматизации проектирования АСУ.


Различные подсистемы и звенья АСУ и этапы их разработки имеют неодинаковый уровень типизации. Наиболее высокий уровень типизации - у технических средств АСУ, а наиболее низкий - у рабочих программ. Так, при разработке АСУ для объектов одного и того же класса обычно приходится заново разрабатывать до 50% алгоритмов и до 90% рабочих программ.

Различают 3 уровня типизации:

Первый уровень типизации - разработка типовых инструкций и методик по организации процесса проектирования. Инструктивные материалы (ОРММ) определяют последовательность проектирования АСУ, состав проектной документации и требования к ее выполнению(1).

Следующим уровнем является типизация представления результатов работ на различных этапах проектирования. Например, типизация представляемой проектной документации (программных модулей), типизация используемых языков и т.д.

Более высокий уровень типизации - формализация и типизация задач самого процесса проектирования на различных этапах, т.е. выделение типовых задач для каждого этапа процесса проектирования и разработка типовых методов решения этих задач.

Одним из основных принципов построения АСУ является принцип максимальной разумной типизации проектных решений. В соответствии с этим принципом необходимо максимально возможно использовать типовые проектные решения (ТПР), при этом сверхтипизация вредна. Результаты проектирования должны оформляться в виде ТПР.

Различают: ТПР-техника,

ТПР-программа, ТПР-персонал.

ТПР-техника представляют собой технические решения и расчеты для обоснования выбора того или иного комплекта ТС, а также проектные решения, связанные с размещением и порядком использования ТС (ИВЦ, сетей ЭВМ, баз данных, периферийной техники).

ТПР -персонал - это комплект типовых инструкций и положений для управленческого и производственного персонала.

ТПР-программа представляют собой типовые программы, подпрограммы и программные модули.

Модульное построение ПО обеспечивает:

• возможность создания проектов АСУ по методу агрегирования;

• возможность включения в имеющуюся библиотеку типовых программ новых ТПР, создаваемых в процессе проектирования АСУ;

• уменьшение трудоемкости при использовании ТПР при создании конкретного проекта АСУ.