Принципы организации ИУС. Информационные системы обработки данных. Связи объекта управления. Типы информационных управляющих систем и их особенности
Информационные системы обработки данных – это человеко-машинные системы которых информация обрабатывается с помощью ЭВМ, а результаты обработки используются человеком для принятия решения. Функционирование системы можно представить в виде функции S(t) – состояния системы.
Результаты обработки информации в ИС могут использоваться либо для получения сведений о состоянии системы, либо для его целенаправленного изменения.
Соответственно, ИСОД можно отнести либо к типу информационных систем, либо управляющих. Назначение ИС – поиск и анализ информации, назначение управляющей системы – целенаправленное изменение состояния объектов управления или управления процессом функционирования объектом.
Рис. Связи объекта управления в СУ.
X={x1,x2,…,xn} – управляющее воздействие
Z={z1,z2,…,zn} – контролирующие возмущения
F={f1,f2,…,fn} – неконтролируемые возмущения
Y={y1,y2,…,yn} – управляемые величины
X(t)=Ф(Z,Y,F,t)
Управляющие системы, вместе с управляющим объектом, образуют систему Y. Если человек участвует в принятии решения, то такая система называется автоматизированной СУ. СУ, в которой человек не участвует в системе управления, называется автоматической СУ. В зависимости от функционального назначения СУ, задачи управления могут формулироваться по-разному:
— задача стабилизации управляющей величины;
— задача программного управления;
— задача адаптивного управления;
Во всех случаях УС определяет требуемые управляющие воздействия X(t)=Ф(Z,Y,F,t) в соответствии с определённым законом управления F.
Для реализации сложных законов управления требуются сложные алгоритмы и программные комплексы, что является характерной особенностью ИУС по сравнению с ИС. Другое отличие – наличие ограничений на время решения задачи управления, что обусловлено высокой скоростью изменения возмущений, действующих на объекты управления.
При управлении сложными объектами часто приходится выполнять задачи поиска информации, поэтому ИС может входить как составная часть ИУС.
ТИПЫ И ОСОБЕННОСТИ ИУС
ИУС – человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для автоматизации управления в различных сферах человеческой деятельности. По физической природе объекта управления управляемые процессы можно отнести либо к техническим, либо к экономико-организационным. В качестве примера 1-го типа может выступать:
— управление паровым котлом;
— изготовление детали на станке и т.п.
Примерами 2-го:
— функционирование предприятия, банка и т.п.
В настоящее время тенденции рассмотрения этих двух систем в рамках единой интегрирующей ИУС. Структуру такой ИУС можно представить в виде пирамиды:
Рис. Структура ИУС
Исторически процесс автоматизации проникал на производство с 2-х сторон: «сверху» и «снизу»; «сверху» — в офисах создавались информационные структуры, отвечающие за работу предприятия в целом: автоматизация бухгалтерского учёта, управление финансами и материально-техническим обеспечением и т.п. Этот уровень называется планированием ресурсов предприятия (MRP). «Снизу» — информация от датчиков устройств ввода вывода, использовалась для управления производственным процессом (Control) с помощью контроллеров. Информацию, полученную от контроллеров, нужно отобразить на рабочем месте в удобном для операторов форме. Кроме того необходимо обеспечить возможность оперативного управления с учётом прав доступов пользователей; задачи этого уровня решают SCADA-системы (сбор данных и оперативное управление)
На пути информационного потока в промышленных СУ существовал разрыв. Поток «сырых» данных без надлежащей обработки служит просто информационным «шумом» для менеджеров и экономистов. В настоящее время появился новый класс СУ производством – MES. В этих системах упорядоченная и обработанная информация о ходе изготовления продукции, получаемых на этапе сбора и обработки данных, становится доступной верхнему эшелону управления в реальном времени в привычной для него форме.
Различие в характере и сложности управляемых объектов отражается на требованиях, характеристиках и структуре ИУС. Для общей оценки этих требований выделим показатели, характеризующий любой процесс и рассматривающий их особенности для различных СУ.
84. Промышленные контроллеры: структурная схема, состав. PC-контроллеры: достоинства, конструкция, промышленные шины.
ПРОМЫШЛЕННЫЕ КОНТРОЛЛЕРЫ
В настоящее время в качестве средств переработки информации в ИУС промышленного типа преимущественно используют программируемые логические контроллеры (ПЛК). Приведём структурную схему ПЛК.
Рис. Структурная схема ПЛК
Программируемые контроллеры – универсальное средство замены традиционных устройств электроконтактной автоматики, созданные на базе МП-техники и без контактной автоматики. Для ПЛК можно выделить следующие особенности: они как правило проводят широкий круг логических и некоторых арифметических операций, приспособлены к работе сложных условиях, снабжены дополнительными аппаратными узлами типа счётчиков, преобразователей, устройствами сопряжения с объектом управления. Рассмотрим назначение некоторых элементов ПЛК. Системное ПЗУ обычно содержит зашитую операционную систему реального времени, которая обеспечивает работу параллельных процессов, быструю реакцию на внешние события, перезапуск процессора при крахе системы и т.д. Программное ОЗУ (память пользователя) предназначена для хранения управляющих программ на периоде эксплуатации в данной ИУС, о допускающее перепрограммирование простыми средствами. На стадии эксплуатации обычно используют перепрограммируемое ПЗУ, а на стадии отладки – ОЗУ. Модуль ввода/вывода предназначен для сопряжения ПЛК с внешним оборудованием. Они непосредственно воспринимают сигналы от электрооборудования объекта (кнопок, переключателей и т.д.) и осуществляют непосредственное управление её исполнительными органами (магнитными пускателями, клапаны, распределители и т.д.)
В связи с этим в ПЛК обычно имеется 2 блока питания: основной, питающий внутреннюю схему ПЛК, и блок питания входов/выходов. Обычно число входов/выходов кратно 8, а входы и выходы снабжены световой индикацией, указывающие их состояние во время работы. Модули в/в имеют гальваническую развязку с общей внутренней информационной шиной ПЛК, а также имеет средства фильтрации помех. Уровни входных и выходных дискретных сигналов блоков в/в унифицированы и часто соответствуют следующим значениям:
— входы переменного тока: 100В 50Гц; 220В 50Гц;
— входы постоянного тока: 24В , 5В;
— выходы переменного тока : 110В 2А;
— выходы постоянного тока : 24В 0,2А ; 24В 2А ; 24В 5А.
В отличие от дискретных модулей, аналоговые модули осуществляют функцию АЦП и ЦАП. Большинство аналоговых модулей образуют сигналы 0?10В или 0-5мА, 4-20мА
(Allen – Bradler (США) ) Madicon (США, Германия ; siemens (Германия))
