Автоматизированные системы управления

• 1. Основные понятия об АСУ 4
• 2. Классификация АСУ 6
• 2.1. Информационные системы 7
• 2.2. Управляющие системы 8
• 3. Подсистема технического обеспечения: назначение, содержание, исследование 9
• 4. Информационное обеспечение и его состав. Информационные потоки 12
• 5. Проблемы и задачи при внедрении АСУ 20
• 6. Заключение 27
• 7. Список использованной литературы 29 
  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.

1. Основные понятия об  АСУ

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.

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.

Рассмотрим упрощённую структурную  схему переработки данных в АСУ (рис. 1). Цифрами обозначены этапы  переработки данных. Из анализа схемы  видно, что этапы 1, 2, 3, 4, 8, 9 в своём  составе могут содержать много  операций, которые не требуют творческого  участия человека и, следовательно, могут быть выполнены техническими средствами. Этапы же 5, 6, 7 требуют  творческого подхода к решению  поставленных задач, этап 7 вообще не может  быть осуществлён без участия  человека, т.к. несёт в себе элемент  правовой ответственности.

Рис. 1. Упрощённая схема переработки  информации в АСУ

Поэтому следует говорить не о вытеснении человека из контура управления сложными системами, а о рациональном распределении  функций управления между человеком  и техническими средствами, освобождающем  человека от решения рутинных задач  и возлагающем на него задачи, решение  которых требует творчества.

Существенными признаками АСУ является наличие больших потоков информации, сложной информационной структуры, достаточно сложных алгоритмов переработки  информации. Общими свойствами и отличительными особенностями АСУ как сложных  систем являются следующие:

· наличие большого числа взаимосвязанных  и взаимодействующих элементов, причём изменение в характере  функционирования какого-либо из элементов  отражается на характере функционирования другого и всей системы в целом;

· система и входящие в неё  разнообразные элементы в подавляющем  большинстве являются многофункциональными;

· взаимодействие элементов в системе  может происходить по каналам  обмена информацией, энергией, материала  и др.;

· наличие у всей системы общей  цели, общего назначения, определяющего  единство сложности и организованности, несмотря на всё разнообразие входящих в неё элементов;

· переменность структуры (связей и  состава системы), обеспечивающий многорежимный  характер функционирования;

· взаимодействие элементов в системе  и с внешней средой в большинстве  случаев носит стохастический характер;

· автоматизация имеет высокую  степень, в частности широкое  применение средств автоматики и  вычислительной техники для гибкого  управления и механизации умственного  и ручного труда человека, работающего  в системе;

· управление в подавляющем большинстве  систем носит иерархический характер, предусматривающий сочетание централизованного  управления или контроля с автономностью  её частей.

2. Классификация 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.

2.1. 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.

2.2. 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.

3. Подсистема технического  обеспечения: назначение, содержание, исследование

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.