Автоматизированные системы управления

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Классификация АСУ

1.1 Информационные системы

1.2 Управляющие системы

2. Признаки классификации АСУ

3. Особенности АСУ

3.1 Подсистема обеспечения: назначение, содержание, исследование

Заключение

Список литературы

Введение

АСУ - это, как правило, система «человек-машина», призванная обеспечивать автоматизированный сбор и обработку информации, необходимый для оптимизации процесса управления. В отличие от автоматических систем, где человек полностью исключён из контура управления, АСУ предполагает активное участие человека в контуре управления, который обеспечивает необходимую гибкость и адаптивность АСУ.

В зависимости от роли человека в процессе управления, форм связи и функционирования звена «человек-машина», оператором и ЭВМ, между ЭВМ и средствами контроля и управления все системы можно разделить на два класса:

1. Информационные системы, обеспечивающие сбор и выдачу в удобном виде информацию о ходе технологического или производственного процесса. В результате соответствующих расчётов определяют, какие управляющие воздействия следует произвести, чтобы управляемый процесс протекал наилучшим образом. Основная роль принадлежит человеку, а машина играет вспомогательную роль, выдавая для него необходимую информацию.

2. Управляющие системы, которые обеспечивают наряду со сбором информации выдачу непосредственно команд исполнителям или исполнительным механизмам. Управляющие системы работают обычно в реальном масштабе времени, т.е. в темпе технологических или производственных операций. В управляющих системах важнейшая роль принадлежит машине, а человек контролирует и решает наиболее сложные вопросы, которые по тем или иным причинам не могут решить вычислительные средства системы.

1. Классификация АСУ

1.1 Информационные системы

Цель таких систем - получение оператором информации с высокой достоверностью для эффективного принятия решений. Характерной особенностью для информационных систем является работа ЭВМ в разомкнутой схеме управления. Причём возможны информационные системы различного уровня.

Информационные системы должны, с одной стороны, представлять отчёты о нормальном ходе производственного процесса и, с другой стороны, информацию о ситуациях, вызванных любыми отклонениями от нормального процесса.

Различают два вида информационных систем: информационно-справочные (пассивные), которые поставляют информацию оператору после его связи с системой по соответствующему запросу, и информационно-советующие (активные), которые сами периодически выдают абоненту предназначенную для него информацию.

В информационно справочных системах ЭВМ необходима только для сбора и обработки информации об управляемом объекте. На основе информации, переработанной в ЭВМ и предоставленной в удобной для восприятия форме, оператор принимает решения относительно способа управления объектом.

Системы сбора и обработки данных выполняют в основном те же функции, что и системы централизованного контроля и являются более высокой ступенью их организации. Отличия носят преимущественно качественный характер.

В информационно-советующих системах наряду со сбором и обработкой информации выполняются следующие функции:

- определение рационального технологического режима функционирования по отдельным технологическим параметрам процесса;

- определение управляющих воздействий по всем или отдельным параметрам процесса;

- определение значений (величин) установок локальных регуляторов.

Данные о технологических режимах и управляющих воздействиях поступают через средства отображения информации в форме рекомендаций оператору. Принятие решений оператором основывается на собственном понимании хода технологического процесса и опыта управления им. Схема системы советчика совпадает со схемой системы сбора и обработки информации.

Рис. 1. Упрощённая схема переработки информации в АСУ

1.2 Управляющие системы

Управляющая система осуществляет функции управления по определённым программам, заранее предусматривающим действия, которые должны быть предприняты в той или иной производственной ситуации. За человеком остаётся общий контроль и вмешательство в тех случаях, когда возникают непредвиденные алгоритмами управления обстоятельства. Управляющие системы имеют несколько разновидностей.

Супервизорные системы управления. АСУ, функционирующая в режиме супервизорного управления, предназначена для организации многопрограммного режима работы ЭВМ и представляет собой двухуровневую иерархическую систему, обладающую широкими возможностями и повышенной надёжностью. Управляющая программа определяет очевидность выполнения программ и подпрограмм и руководит загрузкой устройств ЭВМ.

Системы прямого цифрового управления. ЭВМ непосредственно вырабатывает оптимальные управляющие воздействия и с помощью соответствующих преобразователей передаёт команды управления на исполнительные механизмы. Режим прямого цифрового управления позволяет применять более эффективные принципы регулирования и управления и выбирать их оптимальный вариант; реализовать оптимизирующие функции и адаптацию к изменению внешней среды и переменным параметрам объекта управления; снизить расходы на техническое обслуживание и унифицировать средства контроля и управления.

2. Признаки классификации АСУ

Классификация АСУ существенным образом зависит от критериев классификации.

По виду используемой управляющим устройством информации различают разомкнутые и замкнутые АСУ: в разомкнутых системах отсутствует обратная связь между выходом объекта управления и входом управляющего устройства. В таких системах управляемая величина не контролируется. При наличии обратной связи объект управления и управляющее устройство образуют замкнутый контур, обеспечивающий автоматический контроль за состоянием объекта управления.

По характеру изменения задающего воздействия АСУ можно отнести к следующим видам:

- автоматической стабилизации, задающее воздействие в которых постоянно; эти системы предназначены для поддержания постоянства некоторого физического параметра (температуры, давления, скорости вращения и т.д.);

- программного управления, задающее воздействие в которых изменяется по какому-либо заранее известному закону (например, по определенной программе может осуществляться изменение скорости вращения электропривода, изменение температуры изделия при термической обработке и т.д.);

- следящие, задающее воздействие в которых изменяется по произвольному, заранее неизвестному закону (используются для управления параметрами объектов управления при изменении внешних условий).

В последние годы все большее значение приобретают адаптивные АСУ, характеризующиеся действием на объект управления каких-либо абсолютно неизвестных факторов. В результате возникает необходимость решения задачи управления в условиях неопределенности исходных данных для принятия решения об управляющих воздействиях. Эти системы могут приспосабливаться к изменениям внешней среды и самого объекта управления, а также улучшать свою работу по мере накопления опыта, т.е. информации о результатах управления.

В свою очередь адаптивные АСУ делятся на:

- оптимальные, которые обеспечивают автоматическое поддержание в объекте управления на выгоднейшего режима;

- самонастраивающиеся, параметры объекта управления у которых не остаются неизменными, а преобразуются при изменении внешних условий;

- самоорганизующиеся, алгоритм работы у которых не остается неизменным, а совершенствуется при изменении параметров объекта управления и внешних условий;

- самообучающиеся, которые анализируют накопленный опыт управления объектом и на основании этого автоматически совершенствуют свою структуру и способ управления.

По характеру действия АСУ подразделяют на непрерывные и дискретного действия. В непрерывных АСУ при плавном изменении входного сигнала также плавно изменяется и выходной сигнал. В дискретных АСУ при плавном изменении входного сигнала выходной сигнал изменяется скачкообразно. Методы управления, основанные на применении цифровой техники, всегда приводят к дискретным АСУ.

По характеру изменения параметров сигналов АСУ можно разделить на линейные и нелинейные, стационарные и нестационарные. По количеству самих параметров АСУ являются одномерными или многомерными (многопараметрическими).

Необходимо отметить, что классификацию АСУ можно построить и на основе других критериев, например, можно классифицировать АСУ по физической сущности системы или ее основных звеньев, по мощности исполнительного устройства и т.д. Каждый из упомянутых способов классификации АСУ чаще всего является независимым от остальных. Это означает, что каждый из них можно представить как шкалу в многомерном фазовом пространстве, тогда конкретным АСУ в этом пространстве будут соответствовать точки или определенные области.

3. Особенности АСУ

Особенности АСУ ТП, существенные для решения задач установления и обеспечения требуемого уровня надежности, были перечислены в п. 2.1. Анализ и отражение этих особенностей позволяют конкретизировать общие понятия теории надежности, изложенные в гл. 1 (отказ, восстановление, состав показателей и др.), применительно к АСУ ТП.

Автоматизированную систему управления, как и любую сложную систему, представим в виде совокупности элементов и рассмотрим взаимосвязь этих элементов между собой. Выбор элементов в зависимости от способа декомпозиции АСУ ТП может быть различен. При декомпозиции по составу в качестве элементов могут быть приняты комплекс технических средств (техническое обеспечение), информационное обеспечение (включающее в себя нормативно-справочную информацию, системы классификации и кодирования информации и др.) и организационное обеспечение (совокупность документов, регламентирующих действия персонала). Свойства информационного и организационного обеспечения влияют на надежность АСУ ТП косвенно, через функционирование технических средств, программного обеспечения и персонала, поэтому ниже при решении вопросов надежности отдельно не будут учитываться.

При функциональной декомпозиции АСУ ТП как многофункциональной системы в качестве элементов системы рассматриваются ее отдельные функции.

Рассмотрим АСУ ТП как совокупность комплекса технических средств, программного обеспечения и оперативного персонала. В п. 2.5 АСУ ТП рассматривается как совокупность функций, выполняемых этой системой.

3.1 Подсистема обеспечения: назначение, содержание, исследование

автоматизированный система управление

Управление современным сложным высокомеханизированным производством может быть достаточно эффективным только при условии оснащении его разнообразной организационной и вычислительной техникой. Интенсивность современного производства и скоротечность многих технологических процессов, повышение требований к качеству продукции определяют объективную необходимость органического включения средств управления в процессе производства. Множественность связей между различными элементами и участками производства определяет необходимость оперативных контактов между ними, выбора наиболее рациональных направлений и форм связи и оснащения их эффективной техникой. Сложность принимаемых в процессе управления решений требует их многовариантной разработки и выбора наиболее эффективного варианта. Это существенно повышает объем и трудоемкость управленческих работ и становиться практически реальным только при использовании высокопроизводительной техники управления.

Огромные массивы регистрируемой, передаваемой и обрабатываемой информации потребовали бы неоправданных затрат труда, если бы в помощь человеку для этой цели не была бы подключена соответствующая техника. Хранение и обработка информации также нуждается в механизации. Скорость получения и обработки информации превращает ее запасы из ненужного архива данных в активное средство воздействия на управляемый объект.

В зависимости от решаемых управленческих задач могут быть задействованы следующие информационно-управленческие технологии:

-сберегающие (экономят трудозатраты, материалы и финансовые ресурсы, но не оказывают существенное влияние на изменение состояния и уровня функционирования предприятия), в основном передающие информацию от источника к адресату без ответственности за суть передаваемой информации и ее использование адресатом;

-рационализирующие (охватывают не только функции передачи, но и в определенной мере ответственны за использование информации);

-творческие (выработка новых знаний, их передача, переработка, использование для усовершенствования объекта управления).

Таким образом, техническое оснащение системы управления является одним из существенных условий повышения качества управления и снижения затрат, связанных с ним.

Техническое оснащение процессов управления требует значительных капитальных вложений и вносит существенное изменения в содержание управленческого труда, предъявляя дополнительные требования к подготовке руководителей разных рангов и специалистов. Эффективность этих затрат в значительной мере зависит от организации всей работы по внедрению и эксплуатации техники управления. Технические средства управления включают разнообразные виды машин, механизмов, приборов и приспособлений.

Наличие даже значительного количества техники не может в полной мере характеризовать реальный уровень технической оснащенности управления, так как применение отдельных видов даже очень прогрессивной техники может происходить при небольшой ее загрузке. Техника может использоваться не по прямому назначению, может увеличиться трудоемкость ее обслуживания, в результате чего вырастают затраты по управлению без должных результатов. Кроме того, новая техника управления должна сопровождаться изменениями информационной системы, организации управленческого труда и квалификации кадров, организационной структуры аппарата управления. Совершенствование техники в отрыве от других элементов системы управления снижает ее эффективность и не создает реального технического обеспечения системы управления.

Под техническим обеспечением системы управления понимается оснащение процессов управления современными техническими средствами, соответствующими применяемым методам управления, материально-технической базе производства и методам его организации и сочетающимися со всеми остальными элементами системы управления.

Основными требованиями, предъявляемыми к техническому обеспечению управления, являются:

- комплексность механизации и автоматизации процессов управления и отдельных видов работ;

- пропорциональность производительности разных видов техники, связанной между собой процессом управления;

- непрерывность использования технических средств и движения информационных потоков;

- ритмичная работа техники и всех звеньев аппарата управления;

- экономичность эксплуатации техники управления.

Эти черты технической базы управления характеризуют ее как систему определенным образом организованных технических средств.

Таким образом, можно сказать, что уровень технической оснащенности в значительной мере определяет всю систему организации управления.

Анализ технического обеспечения представляет собой один из центральных разделов общего анализа организации управления. Целью анализа организации технического обеспечения являются: оценка уровня механизации и автоматизации процессов управления и отдельных видов работ; определение степени комплексности оснащения процессов управления техникой; выявление соответствия технических средств характеру механизируемых процессов управления, т.е. рациональность ее использования; оценка использования наличной техники, выявление излишней техники и обоснование дополнительной потребности в ней.

Анализ технического обеспечения опирается на данные статистической отчетности и оперативного учета, которые особенно подробно характеризуют состав и использование вычислительной техники. При анализе технического оснащения широко применяется система показателей, характеризующих состояние, качественный состав и использование техники управления.

Заключение

Автоматизированные системы управления обладают множеством достоинств. Однако при их внедрении не стоит забывать и про недостатки. Чтобы АСУ принесли максимум плюсов и минимум минусов, необходимо:

· Перед тем, как осуществлять проект внедрения нужно максимально формализовать его цели;

· Никогда не стоит жертвовать стадией предпроектного анализа. Необходимо привлекать профессиональных консультантов для обследования предприятия и постановки задач менеджмента. Затраты непременно окупятся. Но стараться иметь дело при этом с солидными компаниями, так как, к сожалению, кроме консультантов, существуют еще и псевдо-консультанты;

· Нужно старательно подходить к выбору программного обеспечения для построения КИС, так как ошибки дорого обходятся; стараться посмотреть как можно больше систем, и посмотреть их "живьем", а не по маркетинговым материалам разработчиков. Не стоит пытаться разрабатывать систему силами своих программистов. Готовые системы разрабатываются специализированными коллективами на протяжении многих лет и имеют реальную себестоимость гораздо выше продажной цены - известный парадокс характерный для программных и интеллектуальных продуктов;

· Необходимо установить высокий приоритет процессу внедрения системы, среди остальных организационных и коммерческих процессов, наделить высокими полномочиями руководителя проекта;

· Нужно создать среди всех сотрудников предприятия атмосферу неотвратимости внедрения и стараться организационными мерами повысить темп освоения новых технологий

· Необходимо помнить, что внедрение системы как ремонт - его невозможно закончить, можно лишь прекратить. Так что внедрение, по сути, никогда не закончится, система должна все время совершенствоваться в процессе своей промышленной эксплуатациями вместе с прогрессом информационных технологий и методологий управления деятельностью вашего предприятия.

Проектирование систем управления играет важную роль в современных технологических системах. Выгоды от её совершенствования систем управления в промышленности могут быть огромны. Они включают улучшение качества изделия, уменьшение потребления энергии, минимизацию максимальных затрат, повышение уровней безопасности и сокращение загрязнения окружающей среды. Трудность здесь состоит в том, что ряд наиболее передовых идей имеет сложный математический аппарат. Возможно, математическая теория систем - одно из наиболее существенных достижений науки ХХ века, но её практическая ценность определяется выгодами, которые она может приносить. Проектирование и функционирование автоматического процесса, предназначенного для обеспечения технических характеристик, таких, например, как прибыльность, качество, безопасность и воздействие на окружающую среду, требуют тесного воздействия специалистов различных дисциплин.

Интенсивное усложнение и увеличение масштабов промышленного производства, развитие экономико-математических методов управления, внедрение ЭВМ во все сферы производственной деятельности человека, обладающих большим быстродействием, гибкостью логики, значительным объёмом памяти, послужили основой для разработки автоматизированных систем управления (АСУ), которые качественно изменили формулу управления, значительно повысили его эффективность. Достоинства компьютерной техники проявляются в наиболее яркой форме при сборе и обработке большого количества информации, реализации сложных законов управления.

Список литературы

1. Власов В.М., Информационные технологии на автомобильном транспорте / В.М. Власов под общ.ред. В.М.Приходько. -М.: Наука 2006. - 283 с.

2. Анхимюк В.Л., Олейко О.Ф., Михеев Н.Н. «Теория автоматического управления». - М.: Дизайн ПРО, 2002. - 352 с.: ил.

3. Бесекерский В.А., Попов Е.П. «Теория систем автоматического управления. - 4-е изд., перераб. и доп. - СПб.: Профессия, 2003. - 747 с.

4. Гудвин Г.К., С.Ф. Гребе, М.Э. Сальдаго «Проектирование систем управления»; пер. с англ. - М.: БИНОМ, Лаборатория знаний, 2004. - 911 с.

5. Бесекерский В.А., Попов Е.П. «Теория систем автоматического управления. - 4-е изд., перераб. и доп. - СПб.: Профессия, 2003. - 747 с.

6. «Теория автоматического управления»: Учеб. для машиностроит. спец. вузов/В.Н. Брюханов, М.Г. Косов, С.П. Протопопов и др.; Под ред. Ю.М. Соломенцева. - 3-е изд., стер. - М.: Высш. шк.; 2000. - 268 с.: ил.

7. Автоматизированные системы обработки информации и управления на автомобильном транспорте / Под ред. А.Б. Николаева. - М.: «Академия», 2003. - 224 с.

Размещено на Allbest.ru