ответы проектирование. 1. Назначение автоматизированных систем 4 Состав и виды структур ас. 5
 Скачать 0.92 Mb.
|
12. Основные системотехнические принципы создания сложных систем и их характеристика.Особое значение в системотехнике имеет системный подход, который проявляется в ряде принципов конструирования сложной системы. Главным, фундаментальным принципом является принцип максимума эффективности, точнее, максимума ее математического ожидания. Критерием эффективности является отношение (или разность) показателей ценности результатов, полученных в процессе функционирования системы, к показателю затрат на ее создание. Сложность задачи определения показателя эффективности обусловливается, в частности, тем обстоятельством, что она вытекает из задач системы более высокого уровня и задается ими. Принцип согласования (субоптимизации) частных (локальных) критериев эффективности между собой и общим (глобальным) критерием гласит, что для оптимального функционирования системы в целом не требуется оптимизации работы каждой из ее подсистем. Для достижения общей цели должны быть согласованы между собой критерии эффективности каждой подсистемы (причем эти частные критерии могут не совпадать с частными оптимумами). В связи с этим улучшение работы одной из подсистем, не согласованное в общесистемном плане, может привести к снижению эффективности системы в целом. Из принципа оптимума автоматизации вытекает, что не все задачи, особенно для частных случаев, должны решаться автоматически. Уровень автоматизации необходимо обосновать исходя из критериев эффективности. Принцип централизации информации заключается в том, что система управления и принятия решений эффективна только в том случае, когда информация собирается, хранится и обрабатывается на основе единых массивов, единого банка данных, который может быть и децентрализованным. Принцип явлений с малой вероятностью утверждает, что основную задачу системы пересматривать нельзя, а основные характеристики системы не должны значительно изменяться для того, чтобы система оказывалось пригодной также в ситуациях, имеющих малую вероятность наступления. В настоящей главе рассмотрены только основные принципы и методы системотехники 13. Методология исследования операций при проектировании автоматизированных систем. Научное направление в исследовании и проектировании систем основано на математическом моделировании процессов и явлений. Под операцией обычно понимают действие, осуществляемое некоторой организацией согласно определенным условиям и инструкциям, подразумевая под организацией систему, включающую в себя коллективы людей. Работа исследователей операций начинается с анализа критерия эффективности операции. Часто операции являются малоэффективными из-за подмены целей в организации операций. Поэтому, как правило, работа исследователей операций начинается с анализа критерия эффективности операции. Классическим примером успешного применения исследований операций является решение вопроса о целесообразности установки зенитных орудий на торговых судах союзников во время второй мировой войны. При исследовании операций широко используется системный подход и математическое моделирование. Как показала практика, методы исследования операций наиболее пригодны для исследования и разработки организационных систем, однако их можно использовать и при проектировании систем управления технологическими процессами на этапе постановки целей, определения показателей эффективности составлении и исследовании математических моделей. Исследование операций определяет научный подход к решению задач организационного управления в сложных АСУ. При решении любой задачи применение методов исследования операций предполагает: · построение математических моделей для задач принятия решений, управления в сложных ситуациях или в условиях неопределенности; · изучение взаимосвязей между элементами, определяющих возможные последствия принимаемых решений; · установление критериев эффективности, позволяющих оценивать различные варианты действий. Важным следствием применения методов исследования операций для решения широкого круга практических задач явилось выделение небольшого числа классов типовых задач. В результате частой повторяемости задач определенных классов были разработаны методы построения их моделей и получения решений на этих моделях 14. Этапы исследования автоматизированных систем в соответствии с методологией системного анализа.Исследование в системном анализе разбивается на несколько этапов. На первом этапе дается постановка задачи, которая состоит из определения объекта исследования, постановки целей, а также задания критериев для улучшения объекта и управления им. Этот этап плохо формализуется, поэтому успех определяется прежде всего искусством и опытом исследователя, глубиной его понимания поставленной проблемы. Этот этап важен, поскольку неправильная или неполная постановка целей может свести на нет результаты последующего анализа. На втором этапе очерчиваются границы изучаемой системы и ведется ее первичная структуризация. Совокупность объектов и процессов, имеющих отношение к поставленной цели, разбивается на два класса: изучаемую систему и внешнюю среду. Такое разделение происходит в результате последовательного перебора и включения в систему объектов и процессов, оказывающих заметное влияние на процесс достижения поставленных целей. Завершение процесса первичной структуризации состоит в том, что выделяются отдельные составные части - элементы изучаемой системы, а возможные внешние воздействия представляются в виде совокупности элементарных воздействий. Третий важный этап заключается в составлении математической модели изучаемой системы. Первым шагом в этом направлении является параметризация, т. е. описание выделенных элементов системы и элементарных воздействий на нее с помощью тех или иных параметров. Особую роль играют параметры, принимающие конечные множества значений. Второй шаг заключается в установлении различного рода зависимостей между введенными параметрами. Характер этих зависимостей может быть любым: для количественных (числовых) параметров зависимости обычно задают в виде систем уравнений (обыкновенных алгебраических или дифференциальных); для качественных параметров используют табличные способы задания зависимостей, основанные на перечислении всех возможных комбинаций значений параметров В процессе исследования уточняется первоначальная структура и параметры системы, а также окончательно определяются цели и критерии. В результате этого (третьего) этапа возникает законченная математическая модель системы описанная на формальном математическом языке. Задачей следующих этапов является исследование построенной модели. Для сложных систем, как правило, не удается найти аналитического решений, позволяющего описать поведение системы в общем виде. Поэтому при исследовании пользуются прямым (имитационным) моделированием изучаемой системы на ЭВМ. 15. Принципы проектирования иерархических АСУ ТП. Признаки образования иерархических уровней АСУ ТП.Иерархическая система - система, имеющая многоуровневую структуру в функциональном, организационном и в каком-либо ином отношении. Иерархическая система - система произвольной природы (технической, экономической, биологической, социальной) и назначения, имеющая многоуровневую структуру в функциональном, организационном или в каком-либо ином плане. В теории иерархических систем разработаны несколько принципов, пригодных для синтеза алгоритма функционирования координатора Со, которые подобны принципу) обратной связи в теории автоматического регулирования и управления. Признаки при подразделении сложной системы: 1. Организационный признак, который позволяет отображать фактически существующую субординацию. При этом каждый из уровней можно подразделить еще на ряд подуровней. В качестве признака часто используется избранный метод управления: регулирование, обучение и адаптация, самоорганизация. 2. Признак, характеризующий определенный аспект деятельности. 3. Систему можно разбить на иерархически связанные между собой уровни также по временному признаку. При отнесении элементов к тому или иному уровню в основу кладется интервал времени, через который необходимо вмешательство последующего уровня в процесс управления нижестоящим уровнем для обеспечения нормального функционирования системы. Принципы: 1. Принцип прогнозирования взаимодействий заключается в том, что управляющие воздействия верхнего уровня распределяются между подсистемами нижнего уровня таким образом, что каждая из подсистем становится автономной относительно других подсистем этого же уровня. 2. Принцип оценки взаимодействий в отличие от принципа прогнозирования взаимодействий утверждает, что задача координации решается всякий раз, когда ошибка прогнозирования е находится в заданной области 3,Принцип согласования взаимодействий заключается в том, что элементы С1 и С2 трактуют связующий сигнал как дополнительную переменную решения. Этот принцип утверждает, что управляющее воздействие (вектор m) решает поставленную задачу, когда m является решением задач управления подсистемами С1 и С2 и связующие сигналы, выбранные нижестоящими элементами, совпадают с действительными значениями связующих переменных. АСУ ТП являются сложными системами управления. Существует множество определений сложной системы, которые подчеркивают тот или иной признак сложности. Не всякая АСУ ТП состоит из иерархически организованных подсистем. Но если эта система иерархически организована, ее, несомненно, следует считать сложной. Так как большинство АСУ ТП представляет собой системы комплексной автоматизации каких-либо процессов, состоящих из ряда подпроцессов со своими локальными системами управления, большинство из них является иерархическими в том или ином плане. Отсюда вытекает важность рассмотрения методов исследования и проектирования указанных систем. Иерархические системы управления образуются также в результате расчленения какой-либо сложной задачи на более простые подзадачи. В этом случае элементы иерархической структуры называют уровнями сложности принимаемого решения. В АСУ ТП весьма распространены двухуровневые системы (рис.2), методы синтеза и анализа которых в настоящее время разработаны наиболее полно. Ввиду того, что алгоритмы управления локальных подсистем С1-Сn не учитывают связей между отдельными подпроцессами, возникает проблема координации. Сущность этой проблемы заключается в следующем: требуется разработать систему более высокого иерархического уровня Со, которая управляла бы локальными подсистемами таким образом, чтобы они функционировали согласованно и были подчинены общей цели. 16. Структура государственной системы стандартизации РФ.Начала формироваться в 1992 г. Основой ГСС РФ является фонд законов, подзаконных актов, нормативных документов по стандартизации. Этот фонд представляет четырехуровневую систему: 1. Техническое законодательство. 2. Государственные стандарты, общероссийские классификаторы технико-экономической информации. 3. Стандарты отрасли и стандарты научно-технических и инженерных обществ. 4. Стандарты предприятий и технические условия. Техническое законодательство является правовой основой ГСС. Оно представляет совокупность законов РФ, подзаконных актов по стандартизации, применяемых для государственного регулирования качества продукции и услуг. Правовую основу его составляют прежде всего законы РФ «О стандартизации». Органом государственного управления, осуществляющим руководство стандартизацией и метрологией в стране, является Госстандарт РФ. Он несет ответственность за состояние и дальнейшее развитие стандартизации и за проведение единой технической политики в области стандартизации и метрологии в стране. Главными задачами Госстандарта РФ являются: -определение основных направлений развития и разработка научно-методических и технико-экономических основ стандартизации, сертификации, метрологии; -стандартизация основных показателей качества продукции, общих требований к ее разработке, производству, приемке и методам испытаний, организация работы по аттестации и сертификации качества промышленной продукции в стране; -стандартизация методов и средств измерений, контроля и испытаний, а также значений физических констант, аттестация стандартных образцов веществ и материалов; -государственный надзор за соблюдением стандартов и технических условий, за состоянием и применением измерительной техники в отраслях хозяйства. Редакция ГСС РФ включает следующие ГОСТы: -ГОСТ 2.114-95 Единая система конструкторской документации. Технические условия - ГОСТ Р 1.2-92 Государственная система стандартизации Российской Федерации. Порядок разработки государственных стандартов -ГОСТ Р 1.4-93 Государственная система стандартизации Российской Федерации. Стандарты отраслей, стандарты предприятий, стандарты научно-технических, инженерных обществ и других общественных объединений. Общие положения -ГОСТ Р 1.5-92 Государственная система стандартизации Российской Федерации. Общие требования к построению, изложению, оформлению и содержанию стандартов - ГОСТ Р 1.8-95 Государственная система стандартизации Российской Федерации. Порядок разработки и применения межгосударственных стандартов -ГОСТ Р 1.9-95 Государственная система стандартизации Российской Федерации. Порядок маркирования продукции и услуг знаком соответствия государственным стандартам - ГОСТ Р 1.10-95 Государственная система стандартизации Российской Федерации. Порядок разработки, принятия, регистрации правил и рекомендаций по стандартизации, метрологии, сертификации, аккредитации и информации о них 17. Стадии и проектной документации на создание АСУ ТП.Стадии и этапы, выполняемые организациями - участниками работ по созданию АС, устанавливаются в договорах и техническом задании на основе настоящего стандарта. В соответствии со СНиП 1.02.01-95 проектирование систем автоматизации техно-логических процессов выполняют в две стадии: проект и рабочая документация или в одну стадию: рабочий проект. В проекте разрабатывается следующая документация: 1) структурная схема управления и контроля (для сложных систем управления); 2) структурная схема комплекса технических средств (КТС); 3) структурные схемы комплексов средств автоматизации; 4) функциональные схемы автоматизации технологических процессов. Для объектов с несложным технологическим процессом и простыми системами автоматизации допускается вместо функциональных схем автоматизации составлять перечни параметров контроля, регулирования, управления и сигнализации; 5) планы расположения щитов, пультов, средств вычислительной техники и т. д.; 6) заявочные ведомости приборов и средств автоматизации, средств вычислительной техники, электроаппаратуры, трубопроводной арматуры, щитов и пультов, основных монтажных материалов и изделий, нестандартизированного оборудования; 7) технические требования на разработку нестандартизированного оборудования; 8) локальная смета на монтажные работы, приобретение и монтаж технических средств систем автоматизации, составленные в порядке, установленном СНиП 1.02.01-95; 9) пояснительная записка; 10) задания генпроектировщику (смежным организациям или заказчику) на разработки, связанные с автоматизацией объекта На стадии рабочей документации разрабатываются: 1) структурная схема управления и контроля; 2) структурная схема комплекса технических средств; 3) структурные схемы комплексов средств автоматизации; 4) функциональные схемы автоматизации технологических процессов. При двухстадийном проектировании структурные и функциональные схемы на стадии рабочей документации разрабатываются с учетом изменений технологической части или решений по автоматизации, принятых при утверждении проекта. В случае отсутствия таких изменений упомянутые чертежи включаются в состав рабочей документации без переработки; 5) принципиальные электрические, гидравлические и пневматические схемы контроля, автоматического регулирования, управления, сигнализации и питания; 6) общие виды щитов и пультов; 7) монтажные схемы щитов и пультов или таблицы для монтажа электрических и трубных проводок в щитах и пультах, выполненные по РМЗ-182 -83; 8) схемы внешних электрических и трубных проводок; при необходимости рекомендуется разрабатывать таблицы соединений и таблицы подключения в соответствии с РМ4-6-81, ч. 3; 9) кроссовые ведомости (таблицы подключения). Допускается выполнять вместо кроссовых ведомостей монтажные схемы (схемы подключения) кроссовых шкафов для вычислительных (управляющих) комплексов, машин централизованного контроля и других технических средств; 10) планы расположения средств автоматизации, электрических и трубных проводок; 11) нетиповые чертежи установки средств автоматизации; 12) общие виды нестандартизированного оборудования [кроме сложного оборудования, по которому в составе проекта приведены задания генпроектировщику (технические требования) на его разработку] в объеме, необходимом для выполнения работ при реализации проекта; 13) пояснительная записка; 14) расчеты регулирующих дроссельных органов. В рабочей документации даются таблицы исходных данных и результаты расчетов в виде приложений к пояснительной записке. В рабочей документации целесообразно также давать расчеты по выбору регуляторов и определения примерных значений их пара¬метров настройки при различных технологи¬ческих режимах работы оборудования. 15) заказные спецификации приборов и средств автоматизации, средств вычислительной техники, электроаппаратуры, щитов и пультов, трубопроводной арматуры, кабелей и проводов, основных монтажных материалов и изделий (трубы, металлы, монтажные изделия), нестандартизированного оборудования; 16) перечень типовых чертежей на установку средств автоматизации (типовые чертежи к проекту не прикладываются); 17) уточненные задания генпроектировщику (смежным организациям или заказчику) на разработки, связанные с автоматизацией объекта; при отсутствии изменений и уточнений подтверждаются задания, выданные на стадии проекта. В состав рабочего проекта при односта¬дийном проектировании входят: а) техническая документация, разраба¬тываемая в составе рабочей документации при двухстадийном проектировании; б) локальная смета на оборудование и монтаж; в)задания генпроектировщику (смеж¬ным организациям или заказчику) на работы, связанные с автоматизацией объекта. |