книги / Проектирование систем управления технологическими процессами и производствами
..pdf-контроль за производственной деятельностью, подбор и рас становка кадров;
-сбор и обработка информации о результатах производ ственной деятельности.
На практике наблюдаются два типа управления:
-стихийное управление;
-сознательное (плановое) управление.
Стихийное управление воздействует на общество в результате взаимодействия различных социальных сил (рынок, традиции, обычаи и т.д.).
Сознательное управление предполагает наличие специальных органов управления, действующих по заданной программе.
В процессе управление осуществляется ряд последовательных операций:
-подготовка и принятие решения (директив, планов, правил, законов):
-организация выполнения решений и контроль за их выпол
нением;
-подведение результатов.
Управление неотделимо от систематического обмена информаци ей между компонентами общественной системы, а также системы с окружающей ее средой. Информация позволяет субъекту управления иметь представление о состоянии системы в каждый момент времени.
2.Информация - это сведения о лицах, предметах, событиях, явлениях и процессах независимо от формы их представления, от раженные на материальных носителях, используемые в целях полу чения знаний и принятия практических решений.
Любая информация обладает тремя основными свойствами:
-ценностью, то есть обеспечением возможности достижения цели, поставленной перед пользователем;
-достоверностью, то есть соответствием полученной инфор мации действительной обстановке;
-своевременностью, то есть соответствием ценности й досто верности информации определенному временному периоду.
3.Источник информации - это материальный объект, обладаю щий определенными сведениями, представляющими конкретный
интерес для потребителей.
Источниками информации являются:
-люди (сотрудники, клиенты и т.д.);
-документы самого различного характера;
-публикации (доклады, статьи, интервью, проспекты и т.д.);
-технические носители информации и документов;
-технические средства передачи и обработки информации;
-выпускаемая продукция;
-производственные и промышленные отходы.
4.Информатизация - это процесс обеспечения информацион ных потребностей общества на основе применения новейших инфор мационных технологий.
5.Информационные системы - это организационно упорядо ченная совокупность людей, информационных ресурсов, технических средств и технологий обработки информации, имеющая своей целью сбор, обработку, накопление, хранениегактуализацию, поиск и выдачу информации.
Под информационной системой понимается организационно упорядоченная совокупность информационных ресурсов, техни ческих средств, технологий, реализующих информационные процес сы в традиционном или автоматизированном режиме для удовлет ворения информационных потребностей пользователей.
6.Автоматизация - это применение машин, машинной техники
итехнологии с целью облегчения человеческого труда, вытеснения его ручных форм, повышения его производительности. Автоматиз ация производства устраняет физически тяжелый, монотонный труд. Автоматизация управления направлена на использование компь ютеров и других технических средств обработки и передачи инфор мации в управлении производством, экономикой.
7.Автоматизированные системы управления (АСУ) - это ки бернетические системы, в которых умственная деятельность людей сочетается с переработкой информации, расчетами, логическими опе рациями, проводимыми с использованием вычислительной техники
исовременных средств хранения, передачи и обработки информации. АСУ применяются в управлении производством, транспортом, строи тельством и многими другими экономическими объектами и процес сами.
8. Автоматизированные информационные системы (АИС) - это информационные системы, построенные на основе применения вычислительной техники и систем связи.
К основным средствам передачи, накопления и хранения инфор мации относятся:
-средства проводной и радиосвязи (телефон, телеграф, теле конференция, спутниковая связь и т.д.);
-средства вычислительной техники и передачи данных;
-системы промышленного телевидения;
-средства изготовления, копирования и размножения;
-системы громкоговорящей связи.
Вспомогательные средства обеспечения функционирования ин формационных систем включают в себя:
-системы радиофикации;
-системы единого времени;
-телевизионные системы;
-средства охранно-пожарной сигнализации.
Внастоящем учебном пособии речь пойдет только об автомати зированных системах управления технологическими процессами и производствами.
Обобщенная структура автоматизированной системы (рис. 1.1) предполагает наличие пользователя (потребителя) информационных ресурсов, носителей информации, средств сбора, хранения и обработ ки информации, средств передачи информации.
Рис. 1.1. Обобщенная структура АС
Пользователь (потребитель) это субъект, обратившийся к инфор мационной системе за необходимой информацией.
Кносителям информации относятся:
-бумажные носители;
-фотоносители;
-видеоносители;
-магнитные носители;
-лазерные носители;
-магнито-оптические носители;
-звуконосители;
-специальные технические носители.
9.База данных (БД) - это совокупность данных, числовых значений показателей, используемых при анализе и расчетах.
10.Банк данных - это организованная определенным образом, упорядоченная, сосредоточенная совокупность данных, свод экономь ческой информации, приспособленной для использования многими потребителями. Банк данных создается и используется с применением электронно-вычислительной техники и автоматизированных средств хранения и передачи информации.
11.Проектирование - это составление, разработка проекта, пла на какого-либо устройства или сооружения. Понятие “проектирова ние” в полной мере относится и к автоматизированным системам управления, предназначенным для управления сложными функцио нальными объектами - производством и технологическими процес сами. В основе проектирования автоматизированных систем - две взаимосвязанные составляющие: стандарты проектирования автомат тизированных систем управления и методика проектирования автома тизированных систем управления.
Основные понятия, подходы и определения проектирования автоматизированных систем регламентируются тремя видами конст рукторской и программной документации:
1)Единой системой конструкторской документации (ЕСКД);
2)Единой системой программной документации (ЕСПД);
3)комплексом руководящих документов на автоматизированные системы.
В общем случае технология проектирования системы управления включает в себя следующие этапы (рис. 1.2):
ЕСКД
ЕСПД
РД
Рис. 1.2. Блок-схема алгоритма проектирования систем управления технологическими процессами
и производствами
1)постановка задачи на проектирование системы;
2)анализ реализуемости разработки;
3)структурный анализ объекта автоматизации;
4)структурное проектирование системы управления;
5)проектирование комплекса технических средств;
6)проектирование программного обеспечения системы уп
равления;
7)тестирование системы управления;
8)сдача системы в опытную эксплуатацию.
1.2.Роль конструкторской документации
впроектировании автоматизированных систем
Единая система конструкторской документации является межгосударственным стандартом (ГОСТ 2.001-93). Действует на территории Союза независимых государств.
Область применения: настоящий стандарт устанавливает назна чение, область распространения, классификацию и правила обозначе ния межгосударственных стандартов, а также порядок их внедрения.
Назначение: это комплекс стандартов, устанавливающих вза имосвязанные нормы и правила по разработке, оформлению и обра щению конструкторской документации, разрабатываемой и приме няемой на всех стадиях жизненного цикла изделия (проектирования, изготовления, эксплуатации и ремонта).
Единая система конструкторской документации обеспечивает:
-применение современных методов и средств проек тирования;
-возможность взаимообмена конструкторской документации без переоформления;
-оптимальную комплектность конструкторской документации;
-автоматизацию обработки конструкторской документации и содержащейся в ней информации;
-высокое качество проектируемых изделий;
-наличие в конструкторской документации требований,
обеспечивающих безопасность использования изделий и предот вращение убытка;
PNRPU- возможность проведения сертификации;
-правильную эксплуатацию проектируемого изделия;
-возможность создания единой информационной базы данных (системы автоматизированного проектирования, автоматизированные системы управления предприятием и др.);
-оперативную подготовку конструкторской документации при переналадке производства.
Проектирование включает в себя три основные стадии:
1)техническое предложение;
2)эскизный проект;
3)технический проект.
Техническое предложение
Стадии технического предложения регламентируются ГОСТ 2.118-73.
В общем случае при разработке технического предложения проводятся следующие работы:
1. Выявление (установление) особенностей вариантов воз можных решений, в т.ч.:
-выявление принципов действия;
-размещение функциональностей в каждом варианте возмож ных решений технического предложения;
-выявление конструктивной проработки.
Глубина проработки должна быть достаточной для сравни тельной оценки вариантов.
2.Проверка вариантов на патентную чистоту, в т.ч.:
-определение конкурентоспособности каждого варианта технического предложения;
-оформление заявки на изобретение, промышленный образец
иполезную модель.
3.Проверка соответствия вариантов требованиям техники без опасности.
4.Проведение сравнительной оценки рассматриваемых вариан тов технического предложения, основываясь на показателях:
-стандартизации (конструктивные особенности и перспективы развития);
-технологичности (трудоемкости);
- качества (надежности, экономичности и эргономичности). 5. Выбор оптимального варианта из рассматриваемых техни
ческих предложений.
6. Подготовка технического предложения.
Эскизный проект
В общем случае при разработке эскизного проекта (ГОСТ 2.119-73) проводятся следующие основные работы:
1. Выполнение вариантов возможных решений —конструк тивная проработка и установление особенностей вариантов возмож ных решений. В основе конструктивной проработки лежит опреде ление глубины проработки вариантов эскизных проектов. Установ ление особенностей вариантов базируется на характеристиках со ставных частей вариантов возможных решений.
2.Изготовление и испытание макетов с целью проверки прин ципов работы изделия и (или) его составных частей.
3.Разработка и обоснование технических решений, направ ленных на обеспечение показателей надежности, установленных техническим заданием и техническим предложением.
4.Оценка изделия на технологичность и правильность выбора средств и методов контроля (испытаний, анализа, измерений), на эргономичность, стандартизацию, унификацию и технологичность.
5.Проверка изделия на соответствие технологической безопас ности, конкурентоспособности и патентной чистоте.
6.Выбор и обоснование оптимального решения, определение технико-экономических показателей.
7.Составление перечня работ для последующих этапов проек тирования, дополнение и уточнение технического задания.
8.Проработка вопросов по технологии разработки.
Технический проект
Стадии технического проекта регламентируются ГОСТ 2.120-73. В общем случае при разработке технического проекта проводятся
следующие работы:
1. Разработка конструктивных решений изделия и его основных составных частей. Выполняются необходимые расчеты, в том числе подтверждающие технико-экономические показатели, установленные техническим заданием. Разрабатываются и обосновываются техни
ческие решения, обеспечивающие показатели надежности с исполь зованием макетов. Разрабатываются чертежи и документация сборочных единиц и деталей.
2.Анализ конструкции изделия на технологичность с учетом отзывов предприятий-изготовителей в части обеспечения технологич ности в условиях данного конкретного производства, в том числе и по использованию имеющегося на предприятии оборудования, а также по учету в данном проекте требований нормативно-технической документации, действующей на предприятии-изготовителе. Выяв ление необходимого для производства изделий нового оборудования, разработка метрологического обеспечения. Проведение анализа с целью выявления оптимального варианта (вариантов) изделия, обоснования выбора принципиальных решений, подтверждение или уточнение предъявляемых к изделию требований (технических характеристик, показателей качества и др.). Выявление, на основе анализа, принципиальных решений для разработки новых материалов другими предприятиями, составление технических требований к этим материалам.
3.Проверка технического проекта изделия на патентную чисто ту и конкурентоспособность, оформление заявок на изобретение. Соответствие вариантов требованиям техники безопасности и про изводственной санитарии.
4.Оценка технического проекта с точки зрения технического уровня и качества разрабатываемого изделия. Оценка возможности транспортировки, хранения и монтажа изделия на месте его приме нения. Оценка изделия на соответствие требованиям экономики и технической эстетики. Проведение оценки эксплуатационных данных изделия (взаимозаменяемости, удобства обслуживания, ремонто пригодности, устойчивости против воздействия внешней среды, возможности быстрого устранения отказов, контроля качества работы изделия, обеспеченности средствами контроля технического со стояния).
Грамотное использование единой системы конструкторской документации, владение нормами и правилами по разработке, оформлению и обращению конструкторской документации на всех стадиях жизненного цикла разрабатываемого изделия позволит разработчику автоматизированных систем управления унифицировать документацию на разрабатываемую систему.
1.3.Роль единой системы программной документации
впроектировании автоматизированных систем
Единая система программной документации (ГОСТ 19.101-77) является межгосударственным стандартом и устанавливает виды программ и программных документов для вычислительных машин, комплексов и систем независимо от их назначения и области приме нения. Действует на территории Союза независимых государств.
Программу допускается идентифицировать и применять само стоятельно или в составе других программ. Программы подразде ляются на два основных вида: компоненту и комплекс.
Компонента -это программа, рассматриваемая как единое целое, выполняющая законченную функцию и применяемая самостоятельно или в составе комплекса.
Комплекс - это программа, состоящая из двух или более компо нент, выполняющих взаимосвязанные функции, и применяемая самостоятельно или в составе другого комплекса.
В процессе проектирования автоматизированных систем управ ления используются следующие виды программных документов:
-спецификация - определяет состав программ идокументации
на нее;
-ведомость держателей подлинников - содержит перечень предприятий, которые хранят подлинники программных документов;
-текст программы - содержит запись программы с необхо димыми комментариями;
-описание программы - содержит сведения о логической структуре и функционировании программы;
-программа и методика испытаний - содержит требования, подлежащие проверке при испытании программы, а также порядок
иметоды их контроля;
-техническое задание - описывает назначение и область при менения программы, технические, технико-экономические и специ альные требования, предъявляемые к программе, необходимые ста дии и сроки разработки, виды испытаний;
-пояснительная записка - содержит схему алгоритма, общее описание алгоритма и функционирования программы, а также
обоснование принятых технических и технико-экономических решений;