книги / Справочник проектировщика систем автоматизации управления производством

расчетное число носителей информации данного вида для записи необходимых массивов информации;

суммарная длительность записи (считывания) каждого массива информации; технические возможности внесения дополнительной информации, исправлений, замены, исключения и перестановки данных, а также полного дублирования мас­

сива на такой же или иной вид носителя;- возможности контроля правильности записи данных;

наглядность представления информации (для человека); возможность многократного использования носителя, его эксплуатационная

устойчивость; надежность сохранения информации на носителе без искажений и потерь; необ­

ходимость для этого особых климатических условий и т. п.; геометрические размеры и масса носителя данного вида, соответствующих мас­

сивов информации и технических средств; стоимость данного вида носителя и необходимых технических средств, а также

эксплуатационные расходы (энергоемкость записи, считывания и т. д.); сохранность сделанной записи на носителе при исчезновении напряжения, отклю­

чении устройства записи или считывания; перспективность дальнейшего применения данного носителя ч,и технических

средств (моральное и техническое старение); удельная объемная емкость информации для носителей данного вида (в бит/см3),

а также совместно с техническими средствами (см. приложение 13, табл. 10t 11). В зависимости от конкретных условий те или иные свойства носителя информации

окажутся критичными для их применения в проектируемой АСУП.

На современном уровне наибольшее распространение получили следующие машинные носители информации: стандартные перфокарты, несколько видов много­

Г Л А В Л XI

СИСТЕМА СБОРА, ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ И ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ {СПВ)

Под СПВ понимают организационную систему оперативного управления и комплекс технических средств, состоящий из ряда самостоятельных систем и устройств. f

Технические системы, рассматриваемые в настоящей главе, состоят из устройств сбора, регистрации и преобразования информации, каналов связи, коммутирующих устройств, обеспечивающих опрос датчиков, логических или вычислительных устройств вывода оперативной диспетчерской информации (сигнализации, индика­ ции, печати по вызову, управления), устройств вывода информации для экономичес­ ких расчетов (печати, регистрации на машинные носители, передачи информации в другие ЭВМ).

Таким образом, СПВ -г- это не просто набор устройств, обеспечивающий вычисли­ тельный процесс и его обслуживание, а специально спроектированный технический комплекс. В составе АСУП СПВ выполняет функции сбора, передачи, первичной переработки и вывода информации для оперативного управления.

Автоматизированные системы управления производством могут иметь различную структуру, обеспечивающую несколько уровней управления производством (см. гл. XVI, п. 2). Следовательно, в состав технического обеспечения АСУП могут вхо­ дить одноуровневые и более сложные СПВ (в зависимости от иерархической струк­ туры АСУП конкретного предприятия).

В качестве примера одноуровневых СПВ можно рассматривать технические сис­ темы, состоящие из централизованных СПВ; при этом на вычислительном центре рас­ полагаются устройства вторичной переработки информации, не входящие в состав СПВ.

Автоматизированные системы диспетчерского управления для крупных предприя­ тий базируются на технических системах, включающих многоуровневые иерархи­ ческие СПВ, которые обеспечивают сбор, передачу, первичную переработку инфор­ мации по отдельным производствам и ввод обобщенной переработанной информации в ЭВМ центрального диспетчерского пункта для решения задач верхней ступени управления предприятием.

В технических системах реализуются требования к объединению в одно целое процедур измерения, регистрации, сбора, передачи, накопления, переработки, хранения и вывода информации.

Выбор отдельных технических средств освещен в гл. X. Выбор аппаратуры СПВ (систем) см. в п. 8 настоящей главы.

В табл. XI. 1 приведены сводные данные некоторых технических систем. Системы разбиты на три класса: местные, централизованные и комплексные (см. rti. IX, п.5). Классификация технических систем принята исходя из реализуемых ими функций.

Местные системы обычно устанавливаются самостоятельно, а в централизован­ ных и комплексных системах не используются. В последнее время проявляется тен­ денция выдачи информации из местных систем на внешние устройства (см. п. 2).

Централизованные системы могут использоваться самостоятельно, а также агрегатироваться в комплексные системы'. Например, аппаратура «Каскад» или ТМ-300 может использоваться самостоятельно в централизованных системах для автоматизированного диспетчерского управления и в более сложных комплексных технических системах агрегатироваться с ЭВМ.

Комплексная техническая система означает лишь возможность создания на ее базе комплексной системы управления. Если с помощью комплексной технической

системы управления решаются лишь отдельные задачи, то она используется как централизованная система. ' Если комплексная техническая система обеспечивает решение большинства или всех функции управления (гл. II), то она используется как комплексная система.

При проектировании и комплектовании комплексных АСУП удобно использовать агрегатный принцип, оправдавший себя при создании приборных систем регулиро­ вания.

В основе системы, построенной по агрегатному принципу, лежит устройство (агрегат), выполняющее определенную функцию, содержащее блоки автономного управления и имеющее с другими устройствами унифицированную 'информаци­ онную связь. Такое устройство может также включать в себя ряд конструктивных единиц. Подобные устройства объединяются в системы, ряд которых образует еще более крупную систему. В свою очередь, устройства строятся из блоков, моду­ лей и элементов.

Местные системы, а также системы контроля и регистрации технологических параметров могут подключаться к централизованным и комплексным системам авто­ матизированного управления как один или несколько обобщенных датчиков. Такой датчик может выдать, например, следующие сигналы: число контролируемых точек, вышедших за пределы уставок, сигнал о неисправности машины централизованного контроля (МЦК) и др. Этим способом можно без больших затрат получать сигналы о числе работающих машин, о числе точек, в которых температура и влажность вышли за пределы нормы, и т. д.

Существует два основных направления в. методике контроля и регистрации сос-

*тояния технологических процессор: создание отдельных замкнутых систем автомати­ ческого регулирования с выдачей сигналов от датчиков непосредственно на регуля­ торы и создание средств обегающего (множественного) контроля, позволяющих осуществлять периодическое подключение многих датчиков к одному измерительному устройству, сравнивать их данные с уставками и регулировать ход процесса во мно­ гих точках.

1 СТРУКТУРА СПВ

Для промышленных предприятий наиболее перспективными являются две струк­ туры' СПВ: централизованная и иерархическая (рис. Х1.1)Д 1

В централизованной СПВ вся информация собирается в один вычислитель и затем, после обработки, распределяется между диспетчерскими пунктами (ДП) различных уровней управления.

В иерархической СПВ информация каждого автоматизируемого подразделения собирается местной системой, имеющей свой вычислитель и аппаратуру вывода дан­ ных на ДП своего уровня. Местные вычислители обмениваются информацией с цен­ тральным вычислителем, который собирает и некоторую первичную информацию. Центральный вычислитель обслуживает общезаводской ДП.

Стоимость аппаратуры СПВ включает стоимостйгвычислителей Ах%запоминающих устройств А2\ устройств сбора данных А3\ коммутаторов входных Л4; коммутаторов вывода данных Аъ\ аппаратуры диспетчерских пунктов А0; каналов связи Â7; аппа­ ратуры вывода данных вторичной переработки А%.

Стоимость аппаратуры централизованной СПВ Ал и иерархической А1{ определя­ ются соотношениями;'

^ H = ^ l + ^ 2 + ^ 3 + ^ 4 + ^ 5 + ^ e + ^ 7 + ^ e ï

Ац = п А х-f- К2А2 “t~ К 3А 3-{- К4А4 -|- К 3А 3-\- K 3A Q /С7Л7 -J-ZCe-^e»

где п — число аппаратурных подсистем, К2*/<4>Кь, /С7 — коэффициенты, зависящие

от п. При п = \ Ко = /Ci = /<5 — Кп — 1.

Количество аппаратуры сбора данных — датчиков, преобразователей, счетчиков, местных коммутационных устройств и их стоимость в первом приближении не зави­ сит от структуры СПВ, поэтому К3 = 1.

Поскольку сравнивается стоимость централизованной и иерархической СПВ, условия их использования должны быть одинаковыми, поэтому количество аппара­ туры диспетчерских пунктов и ее стоимость также равны и Кв—

Центральный

вычислитель

Каналы

связи

Датчики и пре­ образователи

а)

Вывод данных на ЦДП

Центральный

вычислитель

Каналы связи и обмена информа­ цией между ЭВМ

Вывод данных на ДП

Местный

вычислитель

Каналы связи

Датчики н пре­ образователи

б)

Рис. ХМ . Структура СПВ:

а — централизованная; б — иерархическая

Количество аппаратуры вывода данных для вторичной переработки при органи­ зации вывода через центральные вычислители в обеих системах совпадает, поэ­

тому К8 = 1.

В иерархической СПВ увеличивается объем запоминающих устройств и аппара­ туры коммутаторов сбора и вывода данных, поэтому коэффициенты К2> и Къ боль­ ше 1.

Каналы связи и число кабелей в иерархической СПВ сокращаются по сравнению с централизованной за счет того, что каждая локальная подсистема охватывает определенный район и связана с центральной подсистемой небольшим числом жил кабеля. Поэтому /(7 < 1. Однако использование в централизованной СПВ уплотнен­ ных каналов связи может привести к тому, что К7 > 1.

Анализ стоимости и надежности аппаратуры СПВ позволил получить аналитичес­ кое выражение для оптимального значения числа аппаратурных подсистем в иерар­ хической СПВ:

где tp — среднее число часов работы СПВ за год; Твк — среднее время восстановления блока централизованной СПВ, состоящей из 7СЦблоков, имеющих среднюю наработку на отказ Тк (при этом допускается, что среднее время восстановления и средняя наработка на отказ у блоков централизованной и иерархической СПВ одинаковое); П — потери производства при останове СПВ централизованного типа за единицу времени; у — коэффициент пропорциональности между стоимостью обслуживания системы Б и стоимостью самой системы А: Б=уА\ при этом исходим из того, что увеличение стоимости аппаратуры означает рост числа

блоков, а ие структурную перестройку СПВ с целью изменения ее характеристик, в том числе надежности.

Приведем пример расчета оптимального числа подсистем. Зададимся конкрет­

Таким образом, для данного объекта было бы целесообразнее применить СПВ из двух подсистем.

При большем экономическом эффекте, получаемом от системы, увеличивается зна­ чение п и становится целесообразным увеличение числа подсистем. Рост стоимости аппаратуры вынуждает уменьшить число подсистем. При стремлении к увеличе­ нию надежности аппаратуры (увеличение Тк и снижение Тпк) снижается целесообразость увеличения числа подсистем. Рост стоимости обслуживания СПВ также снижает количество подсистем.

2. МЕСТНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Местные или локальные системы (см. гл. IX, п. 5) обеспечивают сбор, накопление, первичную переработку и вывод информации в удобном для восприятия виде с по­ мощью табло, звуковых сигналов, счетчиков, графической записи, а также выдачу кодированных сигналов на внешние устройства (перфоратор, цифровую вычисли­ тельную машину и т. п.). Аппаратура некоторых местных систем позволяет про­ изводить ввод признанных или постоянных данных с помощью перфокарт и жетонов, переменных с помощью ручного набора поля и автоматических датчиков. Некоторые из этих устройств могут передавать накопленную информацию по выделенному