Типовые структуры автоматизированных систем управления

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Карагандинский государственный технический университет

 

 

 

 

                                                                                           Кафедра  АПП

                                                                                  им. проф. Бырьки В.Ф.

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

по автоматизации технологических комплексов

(наименование дисциплины)

 

тема: Типовые структуры автоматизированных систем управления

 

 

 

 

 

 

 

			Принял(а):
(оценка)			(фамилия, инициалы)
			(подпись, дата)
			Выполнил: ст.гр.АиУ 10-1
			(фамилия, инициалы)
			10/1-11
			(шифр зач. книжки)

 

 

2013

 

План

 

1.Автоматизированная система управления

2. Типовая структура АСУ ТП

3. Структурная ТПР

4. Децентрализованная структура

5. Централизованная рассредоточенная структура

6. Иерархическая структура

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Автоматизированные системы управления технологическим процессом появились в нашей жизни уже давно. За длительное время своего существования информационные системы претерпевали существенные изменения, но стабильно и надежно выполняли возложенные на них функции. Это позволило создавать автоматизированные системы для различного рода производств. Каждая автоматизированная система управления технологическим процессом уникальна, однако существует так называемая типовая структура, которая позволяет описать любую информационную систему.

Автоматизированные системы управления технологическим процессом принято рассматривать на трех уровнях: нижнем, среднем и верхнем. Нижний уровень любой системы реализуется при помощи считывателей и датчиков. На среднем уровне реализуется  программные и логические операции, а компоненты  верхнего уровня автоматизированной системы отвечают за анализ и хранение полученной информации. Чем современнее информационная система, тем сложнее провести четкую грань между упомянутыми уровнями, тем не менее указанные компоненты обязательны для любой автоматизированной системы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Автоматизированная система управления

 

Автоматизированная система управления (сокращённо АСУ) — комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия. АСУ применяются в различных отраслях промышленности, энергетике, транспорте и т. п. Термин "автоматизированная", в отличие от термина "автоматическая" подчёркивает сохранение за человеком-оператором некоторых функций, либо наиболее общего, целеполагающего характера, либо не поддающихся автоматизации. АСУ с Системой поддержки принятия решений (СППР), являются основным инструментом повышения обоснованности управленческих решений.

Создателем первых АСУ в СССР является доктор экономических наук, профессор, член-корреспондент Национальной академии наук Белоруссии, основоположник научной школы стратегического планирования Николай Иванович Ведута (1913—1998). В 1962—1967 гг. в должности директора Центрального научно-исследовательского института технического управления (ЦНИИТУ), являясь также членом коллегии Министерства приборостроения СССР, он руководил внедрением первых в стране автоматизированных систем управления производством на машиностроительных предприятиях. Активно боролся против идеологических PR-акций по внедрению дорогостоящих ЭВМ, вместо создания настоящих АСУ для повышения эффективности управления производством.

Важнейшая задача АСУ — повышение эффективности управления объектом на основе роста производительности труда и совершенствования методов планирования процесса управления. Различают автоматизированные системы управления объектами (технологическими процессами — АСУТП, предприятием — АСУП, отраслью — ОАСУ) и функциональные автоматизированные системы, например, проектирование плановых расчётов, материально-технического снабжения и т.д.

В общем случае, систему управления можно рассматривать в виде совокупности взаимосвязанных управленческих процессов и объектов. Обобщенной целью автоматизации управления является повышение эффективности использования потенциальных возможностей объекта управления. Таким образом, можно выделить ряд целей:

1.Предоставление  лицу, принимающему решение (ЛПР) релевантных  данных для принятия решений

2.Ускорение  выполнения отдельных операций  по сбору и обработке данных

3.Снижение  количества решений, которые должно  принимать ЛПР

4.Повышение  уровня контроля и исполнительской  дисциплины

5.Повышение  оперативности управления

6.Снижение  затрат ЛПР на выполнение вспомогательных  процессов

7.Повышение  степени обоснованности принимаемых  решений

Стандарт ГОСТ 34.601-90 предусматривает следующие стадии и этапы создания автоматизированной системы:

1.Формирование  требований к АС

2.Обследование  объекта и обоснование необходимости  создания АС

3.Формирование  требований пользователя к АС

4.Оформление  отчета о выполнении работ  и заявки на разработку АС

5.Разработка  концепции АС

6.Изучение  объекта

7.Проведение  необходимых научно-исследовательских  работ

8.Разработка  вариантов концепции АС и выбор  варианта концепции АС, удовлетворяющего  требованиям пользователей

9.Оформление  отчета о проделанной работе

1)Техническое  задание

2)Разработка  и утверждение технического задания  на создание АС

3)Эскизный  проект

4)Разработка  предварительных проектных решений  по системе и ее частям

5)Разработка  документации на АС и ее части

6)Технический  проект

7)Разработка  проектных решений по системе  и ее частям

8)Разработка  документации на АС и ее части

Разработка и оформление документации на поставку комплектующих изделий

Разработка заданий на проектирование в смежных частях проекта

Рабочая документация

Разработка рабочей документации на АС и ее части

Разработка и адаптация программ

Ввод в действие

Подготовка объекта автоматизации

Подготовка персонала

Комплектация АС поставляемыми изделиями (программными и техническими средствами, программно-техническими комплексами, информационными изделиями)

Строительно-монтажные работы

Пусконаладочные работы

Проведение предварительных испытаний

Проведение опытной эксплуатации

Проведение приемочных испытаний

Сопровождение АС.

Выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами

Послегарантийное обслуживание

Эскизный, технический проекты и рабочая документация — это последовательное построение все более точных проектных решений. Допускается исключать стадию «Эскизный проект» и отдельные этапы работ на всех стадиях, объединять стадии «Технический проект» и «Рабочая документация» в «Технорабочий проект», параллельно выполнять различные этапы и работы, включать дополнительные.

Данный стандарт не вполне подходит для проведения разработок в настоящее время: многие процессы отражены недостаточно, а некоторые положения устарели.

В состав АСУ входят следующие виды обеспечений: информационное, программное, техническое, организационное, метрологическое, правовое и лингвистическое.

Основными классификационными признаками , определяющими вид АСУ, являются:

• сфера функционирования объекта управления (промышленность, строительство, транспорт, сельское хозяйство, непромышленная сфера и т.д.)
• вид управляемого процесса (технологический, организационный, экономический и т.д.);
• уровень в системе государственного управления, включения управление народным хозяйством в соответствии с действующими схемами управления отраслями (для промышленности: отрасль (министерство), всесоюзное объединение, всесоюзное промышленное объединение, научно-производственное объединение, предприятие (организация), производство, цех, участок, технологический агрегат).

Функции АСУ  устанавливают в техническом задании на создание конкретной АСУ на основе анализа целей управления, заданных ресурсов для их достижения, ожидаемого эффекта от автоматизации и в соответствии со стандартами, распространяющимися на данный вид АСУ. Каждая функция АСУ реализуется совокупностью комплексов задач, отдельных задач и операций. Функции АСУ в общем случае включают в себя следующие элементы (действия):

• планирование и (или) прогнозирование;
• учет, контроль, анализ;
• координацию и (или) регулирование.

Необходимый состав элементов выбирают в зависимости от вида конкретной АСУ. Функции АСУ можно объединять в подсистемы по функциональному и другим признакам.

В сфере промышленного производства с позиций управления можно выделить следующие основные классы структур систем управления: децентрализованную, централизованную, централизованную рассредоточенную и иерархическую.

 

 

 

 

Типовая структура АСУ ТП

Автоматизированными системами управления технологическими процессами — АСУ ТП — называют разнообразные компьютерные устройства, которые управляют различными действиями на производстве. Современные АСУ ТП начинали производиться и применяться на производстве, однако с развитием таких систем стало возможным их использование и в других сферах деятельности — в управлении транспортом, инженерными системами зданий, оборонными сооружениями, и так далее. Принцип действиями программно-аппаратных комплексов всегда един: они собирают данные о происходящих процессах и своевременно управляют деятельностью объекта. Существует трехуровневая система, типичная для всех АСУ ТП. Согласно этой структуре, программно-аппаратный комплекс состоит из нижнего, среднего и верхнего уровней.

На нижнем уровне, который еще называют полевым, расположены разнообразные датчики и сенсоры, а также исполнительные механизмы. Первые фиксируют данные, чтобы потом передать их в центр управления, вторые же, наоборот, осуществляют команды информационной системы.

Средний уровень — это уровень контроллеров. Он состоит из программируемых логических контроллеров, которые принимают данные, собранные сенсорами, а также выдают указания исполнительным механизмам. Обработка информации на этом уровне происходит по единому алгоритму: прием сведений, их анализ и обработка и выдача команд на нижний уровень.

Верхний уровень — это тот, на котором к работе подключается человек. Пользователь работает с системой с помощью визуализации информации и отображение ее на мониторе — здесь задействован специально созданный человеко-машинный интерфейс. Верхний уровень АСУ ТП обеспечивает сбор и хранение данных, а также архивацию информации, полученной от контроллеров, и представление ее в виде визуальных средств. Таким образом оператор системы может ознакомиться с параметрами процесса, протекающего на объекте.

При проектировании АСУ ТП разработчики всегда уделяют особое внимание способам передачи информации. Обычно вместе с тремя уровнями системы создается сеть, по которой данные поступают от одних устройств к другим. Компьютеры на нижнем и среднем уровнях связаны между собой в единую распределенную систему управления, работающую в режиме реального времени, а приложения на верхнем уровне работают через сетевой кабель.

С помощью связанных между собой трех уровней автоматизированных систем управления технологическими процессами можно контролировать работу объекта и избегать аварийных ситуаций, которые могут возникнуть при отсутствии необходимого надзора. Таким образом, АСУ ТП обеспечивают наибольшую производительность и безопасность.