Journal influence
Bookmark
Next issue
Abstract:
Аннотация:
Authors: O.L. Akhremchik (axremchic@mail.ru) - Tver State Technical University (Associate Professor), Tver, Russia, Ph.D | |
Ключевое слово: |
|
Page views: 13120 |
Print version Full issue in PDF (1.17Mb) |
Первые работы, носящие характер научного анализа процесса проектирования систем управления техническими системами, появились в 50-х годах 20 века. Однако в настоящее время в области проектирования АСУ технологическими процессами (АСУТП) на начальных стадиях создания аппаратных комплексов применяются эвристические методы и библиотечный способ проектирования, предусматривающий использование нескольких типовых проектных решений. Построение приборного парка АСУТП на базе микроЭВМ приводит к быстрому обновлению элементной базы АСУТП и необходимости обновлять библиотеку типовых решений в сжатые сроки. Автоматизацию данных работ и призвана обеспечить программная система, созданная в соответствии с методологией, предложенной для разработки программных тренажеров. Функциональное проектирование аппаратных комплексов призвано сформировать набор описаний системы, отражающих реализацию ее основных функций и задач. К данным описаниям относятся: - перечень основных функций и функциональных элементов, их реализующих; - обобщенная функциональная схема системы; - набор технических устройств, соответствующих функциональным элементам; - функциональная схема системы в выбранном техническом базисе. В основу алгоритмического обеспечения программной системы положена продукционная модель, описывающая проверку принципа информационной совместимости технических элементов в ходе установления межэлементных связей для обеспечения целостности системы при выполнении следующих ограничений: · функционирование технического элемента осуществляется без внешних источников энергии; · элемент имеет сколь угодно много входов; · элемент имеет сколь угодно много выходов; · любому входу может быть назначен любой выход посредством операций программирования элемента. Элемент Аi находится в отношении информационного соединения с элементом Вl, если: , n≤N, m≤N, (1) где OAij – j-й выходной сигнал элемента Аi; IBlk – k-й входной сигнал элемента Вl; n – число выходных сигналов; m – число входных сигналов; N – натуральное число. В общем случае может быть i=l, что отражает возможность соединения выхода элемента с входом этого же элемента. В случае функционального проектирования аппаратных комплексов АСУТП действует отношение частичного подобия (вхождения) IBl ≤ OAi . (2) Строгость неравенства определяется видом информационного электрического сигнала. Для аналоговых сигналов неравенство нестрогое, а в случае релейно-импульсных сигналов оно разбивается на строгое неравенство при рассмотрении характеризующего информационный сигнал тока и равенство при рассмотрении характеризующего сигнал напряжения. Технические элементы представляются в базе данных программной системы как набор атрибутов: Atrе={Atrе1, Atrе2 , Atrе3 ,…, Atrе11}, (3) где Atrе1, Atrе2,…, Atrе11 – название, сокращенное имя, индивидуальный номер, число основных каналов, число вспомогательных каналов, потребляемый ток, энергозависимость, функции преобразования, характеристики разъемов, номер канала, параметры контактов разъема. В лаборатории САПР центра новых информационных технологий Тверского государственного технического университета разработан и прошел апробацию действующий макет программной системы для автоматического синтеза межэлементных связей в процессе построения аппаратного комплекса АСУТП в заданном элементном базисе электрической ветви государственной системы приборов. Система ориентирована на генерацию множества правильных вариантов для последующего сравнительного анализа и выбора допустимых вариантов с учетом различных критериев. Апробация проводилась на следующих видах функциональных структур аппаратных комплексов: датчик – регулятор, два датчика – регулятор, регулятор – исполнительное устройство, регулятор – два исполнительных устройства, датчик – регулятор – исполнительное устройство, два датчика – регулятор – исполнительное устройство, два датчика – регулятор – два исполнительных устройства. В качестве заданных технических элементов рассматривались: термоэлектрический преобразователь температуры ТХК 9414, термометр сопротивления ТСМ 9620, блок контроллера БК П 01-14 Ремиконт Р130, регулятор Термодат 12 1УВ2Р1Т, исполнительный механизм МЭО 40/50-0.25-90, пускатель ПМЕ111, ТЭН мощностью 1 кВт. Процесс установления связей при построении аппаратного комплекса системы управления температурой в жарочной камере, реализующего функциональную структуру два датчика – регулятор – исполнительное устройство можно представить в виде орграфа (рис. 1). При задании элементного базиса в виде термоэлектрического преобразователя температуры ТХК 9414, регулирующего прибора типа блока контроллера БК1-П-01-14, исполнительного механизма МЭО40 производится модификация свя-зей для построения модели в соответствии с правилом (2) и на основе атрибутивных моделей заданных элементов. При этом графовая структура изменяется посредством разрыва дуг и добавления в разрывы дополнительных вершин (рис. 2). Введем обозначениям соответствие физических элементов: 3а – БУТ10ХК, 3б – КБС3-0-5 мА, 3с – ПБР2. Ориентация дуг графа определяется контекстом передачи информационных сигналов в цепях системы. В ходе экспериментальных исследований для 34 различных вариантов функциональных структур в выбранном техническом базисе программная система во всех реализациях устанавливала непосредственные соединения между заданными элементами в случае возможности и промежуточные элементы из базы данных для организации меж-элементных связей при невозможности удовлетворения условию (2) для соответствующих технических элементов. В состав программной системы входят: модули администрирования, редактирования правил вывода, ведения базы данных элементов, генерации схемных решений, графический редактор, текстовый редактор, базы данных: технических элементов, правил вывода, построенных схемных решений. Модули объединены в комплекс приложений, работающих с реляционной базой данных под управлением СУБД Postgre SQL. Выбор СУБД обусловлен: - наличием внутренних расширений, способствующих построению комплексных команд и запросов; - открытым исходным кодом; - бесплатным распространением под действием лицензии GNU; - возможностью установки и применения под множеством операционных систем. Система предусматривает: ведение баз данных; построение структурных и функциональных схем; запуск процедур автоматического синтеза схемных решений в заданном техническом базисе; просмотр допустимых и недопустимых с точки зрения информационной совместимости вариантов технической реализации выбранной структурной схемы аппаратного комплекса. Система предполагает два вида пользователей: администратор и проектировщик. Система может поставляться в виде локального рабочего места и сетевого варианта с клиент-серверной архитектурой. Программная система имеет следующие основные характеристики: Intel-совместимая аппаратная платформа, любая операционная система Windows, растровая или векторная графика, неограниченное количество переменных процесса, стандартные протоколы тревог и событий, минимальная конфигурация технических средств: PII-500МГц, RAM 128 Mб, SVGA. Апробация макета программной системы показала правильность теоретических положений, заложенных в основу ее работы: - применение модели на уровне свойств элементов необходимо на стадии функционального проектирования АСУТП; - основными атрибутами модели элемента являются свойства, обеспечивающие информационную совместимость элементов при установлении системных связей; - детализация свойств полученных связей является предпосылкой перехода к автоматическому синтезу принципиальных электрических схем. Следующим шагом в развитии системы является автоматическая проверка условий конструктивной совместимости, учет монтажных колодок и соединителей на этапе функционального проектирования, а также снятие первого ограничения с расширением области связей аппаратного комплекса до совокупности информационных и энергетических связей. |
Permanent link: http://swsys.ru/index.php?page=article&id=387&lang=en |
Print version Full issue in PDF (1.17Mb) |
The article was published in issue no. № 2, 2007 |
Perhaps, you might be interested in the following articles of similar topics:
- О программной реализации геоинформационных систем
- Целесообразность применения web-служб в распределенных автоматизированных системах военного назначения
- Открытие представительства фирмы ICL–КПОВС в Москве
- Программное обеспечение и авторское право
- Учебный банк: технологии изучения банковских систем и телекоммуникаций
Back to the list of articles