Лекция № 1 Введение в проблемы построения автоматизированных систем

Графический анализ работы автогенератора

Рис. 4.1.1

a.

Рис. 4.1.2

Поэтому ,,

Значит S>0, точка (.) а устойчива

b.

Рис. 4.1.3

Поэтому

Значит S>0, точка (.) b устойчива

c.

Zc

Поэтому

Значит S<0, точка (.) с неустойчива.

ТСАиУ – приборы для управления, с помощью которых осуществляется измерение параметров и управление в автоматизированных системах.

Автоматизированная система (далее АС) – совокупность технических средств и математических методов, обеспечивающих управление объектом или процессом в соответствии с заданной целью.

По цели создания автоматизированные системы различают:

- АС для получения, преобразования или использования материала или энергии. (АСУТП, АСУП — АСУ предприятия, ОАСУ — отраслевая АСУ).

- АС для получения новой информации об объекте автоматизации. (АСНИ – автоматизированные система для научных исследований).

Основные вопросы курса:

1. Возможности ЭВМ различных видов для построения АС.

2. Методы обмена данными между ЭВМ и объектами автоматизации.

3. Типовые компоненты для реализации интерфейса.

4. Принципы построения и техническая реализация каналов измерения и управления объектом.

5. Алгоритмы обработки информации цифровыми методами.

1.1. Функциональные компоненты, необходимые для построения автоматизированного комплекса.

1. Объект автоматизации – воспроизводит исследуемый процесс или явление. Сюда относятся:

- Физические объекты

- Физические модели объектов

- Математические модели.

2. Устройство непосредственного управления объектом (исполнительные органы). Служит для изменения состояния объекта в соответствии с сигналами на их входах.

3. Устройства измерения параметров объекта автоматизации (датчики). Служит для преобразования информации в объекте в форму для дальнейшего использования — обычно электрический сигнал.

Объект автоматизации снабженный датчиками и устройствами управления называется экспериментальной (или технологической) установкой

4. Автоматизированная система – комплекс технических средств, обеспечивающих управление объектом автоматизации, обработки, хранения, отображения информации.

5. Оператор (в АСУТП - технолог, в АСНИ - экспериментатор) может вмешиваться в работу системы.

Объект автоматизации, снабженный устройствами управления и измерения, называется – технологическая установка (экспериментальная установка).

Рис. 1.1. Автоматизированный комплекс.

Программное обеспечение (ПО) автоматизированной системы включает:

1. Драйверы, т.е. набор команд для управления устройством связи с объектом (УСО).

2. Прикладное ПО – выполняет различного рода обработку сигналов объекта.

1.2. Особенности проектирования и основные требования к автоматизированным системам для научных исследований (АСНИ).

1. АСНИ создаются в условиях дефицита информации о свойствах объекта и предназначены для ее получения.

2. Методика исследований меняется в ходе исследования объекта.

3. Сам объект характеризуется эволюционностью, т.е. изменяется исследователем в процессе его изучения.

Основное требование к АСНИ – гибкость системы. Это требование означает, что:

1. Система должна допускать простую замену элементов системы с требуемыми характеристиками или иным функциональным назначением.

2. Система должна иметь возможность расширения, т.е. простого добавления элементов и включения их в систему.

3. Система должна иметь возможность гибкой перенастройки алгоритмов и методики исследования.

1.3. Принципы построения автоматизированных систем.

1. Применение ЭВМ в качестве центрального компонента. Достоинства ЭВМ;

- Время реакции ЭВМ на внешнее воздействие составляет единицы микросекунд, может доходить до долей микросекунд.

- Способность принимать в свои запоминающие устройства большие объемы информации со скоростью сотни Кб/с.

- Возможность быстрой перестройки алгоритмов.

- Диалоговое взаимодействие с оператором предоставляет ему возможность оперативно вмешиваться в работу системы.

2. Иерархический принцип построения АС.

В соответствии с этим принципом АС делятся на 2 уровня:

1) Объектно-ориентированные подсистемы. Как правило, располагаются вблизи от ОА и решают следующие задачи:

- Измерение параметров объекта в реальном времени,

- Управление объектом,

- Сбор данных измерений,

- Оперативная обработка,

- Представление данных оператору и их временное хранение.

2) Инструментальные подсистемы могут находиться вдали от ОА и решают следующие задачи:

- Подготовка и отладка программ работы АС,

- Управление объектными подсистемами,

- Обработка информации в режиме разделения времени,

- Накопление, длительное хранение информации,

- Документирование результатов.

3. Модульный принцип построения аппаратных средств.

Предусматривает выполнение отдельных компонентов системы в виде законченных модулей фиксированного назначения. Совокупность модулей должна покрывать задачи автоматизированной системы.

Примеры типовых модулей:

- АЦП – аналого-цифровой преобразователь,

- Усилитель аналоговых сигналов,

- Коммутатор (мультиплексор),

- ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь,

- Таймеры.

4. Программная управляемость модулей.

Дает возможность программным путем управлять работой модулей и даже изменять их технические характеристики.

5. Магистральная организация системы.

Предусматривает наличие общей системы проводников (магистрали), к которой подключаются отдельные модули, в том числе и ЭВМ. Наличие общей магистрали обеспечивает одинаковую доступность любого компонента системы для ЭВМ.

6. Унификация программных и аппаратных средств.

Позволяет использовать ограниченный набор модулей, выполненных в соответствии со стандартами, для реализации различных систем. Унификация программных средств позволяет снизить сроки разработки.

Дата добавления: 2014-01-07