книги / Проектирование систем управления технологическими процессами и производствами

5. ПРИНЦИПЫ И ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ

Основная цель проектирования состоит в создании интегриро­ ванного комплекса технических средств (КТС), способного обеспе­ чить функционирование системы в режиме реального времени.

При проектировании КТС в первую очередь следует принимать во внимание тенденцию развития средств вычислительной техники. Использование локальных программно-технических комплексов не всегда позволяет получить желаемый эффект из-за того, что не учиты­ вается их взаимное влияние и не согласованы реализуемые ими цели. Поэтому в последние годы основной тенденцией развития автомати­ зированных систем стала интеграция локальных программно-техни­ ческих комплексов, т.е. создание интегрированных систем, в которых функционирование отдельных подсистем согласуется и определяется исходя из поставленных целей. Интегрированные системы обеспечи­ вают более быстрый рост эффективности за счет выбора наиболее оптимальных вариантов согласованного функционирования отдель­ ных компонентов, повышения достоверности и степени использова­ ния информации, решения новых (по функциям) комплексов задач по оптимизации принятия решений, рационального распределения функций управления.

В основе проектирования комплекса технических средств СУ лежит интеграция широкого спектра оборудования. Основными задачами проектирования являются:

-разработка инфраструктурных средств вычислительной техники, создание и развитие систем передач данных (СПД);

-использование персональных ЭВМ в управлении и автомати­ зации информационных потоков на каждом рабочем месте;

-объединение персональных ЭВМ в локальные и корпора­ тивные вычислительные сети;

-объединение распределенных информационных баз данных

вединый банк данных.

На разработку технического проекта системы управления ока­ зывают существенное влияние следующие показатели:

-производительность (т.е. минимальные совокупные затраты времени на преобразование заданного объема информации в искомое решение с обеспечением ее достоверности);

-пропускная способность (т.е. обеспечение передачи макси­ мального количества информации в соответствии с требованиями технического задания (заказчика);

-вычислительная мощность (т.е. суммарное количество вычислительных операций, необходимых для обеспечения обработки информации);

-быстродействие (т.е. количество обрабатываемой инфор­ мации за единицу времени в соответствие с техническим заданием);

-емкость (т.е. максимальное количество единиц информации, которые одновременно могут храниться в памяти (оперативной и долговременной);

-надежность (т.е. вероятность безотказной работы системы - программного обеспечения и технических средств - с точки зрения пользователей системы, определенная в техническом задании);

-стоимость единицы информации (т.е. затраты, связанные с организацией первичной и производной информации в рамках системы);

-стоимость системы (т.е. совокупные затраты, идущие на при­ обретение комплекса программно-технических средств и проек­ тирование);

-срок окупаемости системы (т.е. временной период, за который возмещаются средства, вложенные в разработанную систему).

Оптимальный уровень этих показателей зависит:

-от структуры комплекса технических средств автоматизи­ рованной системы;

-от схемы технологического преобразования информации;

-от состава запоминающих устройств, в том числе и ре­ зервных;

-от степени автоматизации рабочих мест автоматизированной системы;

-от быстродействия и помехоустойчивости технических устройств и используемых каналов связи.

Современный комплекс технических средств систем управления характеризуется следующими особенностями:

-большой сложностью;

-распределенностью обработки данных;

-распределенностью управления техническими средствами;

-распределенностью многоуровневой памяти;

-разнородностью обрабатываемой информации;

-динамичностью реконфигурации системы;

-высокой производительностью;

-разнородностью используемых компонент;

-эффективностью;

-изменчивостью вычислительной среды;

-параллельностью вычислений;

-живучестью;

-надежностью;

-эргономичностью.

5.1. Модель проектирования комплекса технических средств

В общем случае модель проектирования комплекса технических средств систем управления включает в себя проработку следующих компонентов:

-кабельных и цифровых сетей;

-спутниковых сетей передачи данных;

-сетей передачи данных пакетной коммутации Х25;

-локальных и корпоративных вычислительных сетей;

-системы распределенных серверов для информационных

систем с распределенной обработкой информации;

-центрального сервера для информационных систем с центра­ лизованной (терминальной) обработкой информации;

-резервных серверов, обеспечивающих надежность информа­ ционной системы;

-сетевого оборудования (концентраторов, коммутаторов, мостов, сборщиков и разборщиков пакетов);

-периферийного и нестандартного оборудования;

-оборудования жизнеобеспечения технических средств;

-возможного использования стандартных сетевых протоколов

TCP/IP, IPX/SPX, Х 25 и др.;

-системного и специального программного обеспечения, необ­ ходимого для управления техническими средствами.

Все вышеперечисленные компоненты взаимодействуют (инте­ грированы) между собой. Это взаимодействие можно представить в виде семиуровневой модели проектирования КТС системы управ­ ления (рис. 5.1), которая включает:

-подсистему жизнеобеспечения;

-подсистему технического обеспечения;

-кабельную подсистему;

-подсистему связи;

-подсистему доступа и шифрации;

-подсистему передачи информации;

-подсистему специального и системного программного обеспечения.

Рис. 5.1 Семиуровневая модель проектирования комплекса технических средств СУ

Структурная схема семиуровневой модели проектирования комплекса технических средств СУ представлена на рис. 5.2.

Рис.5.2. Структурная схема семиуровневой модели проектирования комплекса технических средств СУ

Подсистема жизнеобеспечения

Подсистема жизнеобеспечения предназначена для беспере­ бойного снабжения электроэнергией всего спектра оборудования СУ. Структурная схема подсистемы жизнеобеспечения (рис. 5.3) включает

всебя:

-модуль аварийной коммутации фидеров электрического

питания с блоком анализа электрической сети и управления вклю­ чением дизеля;

-модуль дизель-электростанции;

-модуль общего электроснабжения;

-модуль электроснабжения оборудования информационной системы;

-модуль аварийного электроснабжения;

-модуль инвертора (блока бесперебойного питания) с блоком стабилизации напряжения;

-основную электрическую подстанцию;

-резервную электрическую подстанцию;

-потребителей гарантированного электрического питания (производственные помещения, подсистемы передачи данных, связи

итехнического обеспечения).

Рис.5.3. Структурная схема подсистемы жизнеобеспечения СУ:

1 - модуль аварийной коммутации, 2 - модуль дизельэлектростанции, 3 - модуль общего электроснабжения, 4 - модуль электроснабжения оборудования, 5 - модуль аварийного электроснабжения, 6 - модуль инвертора, 7 - основная подстанция, 8 - резервная подстанция,

9 - потребители электроэнергии

Подсистема жизнеобеспечения стабилизирует напряжение, выполняет функцию сетевого фильтра и обеспечивает полную гальваническую развязку от питающей сети.