Густав Олссон, Джангуидо Пиани - Цифровые системы автоматизации и управления (1087169), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Последнее соображение имело приоритет перед качеством жилья. Вю 1 езультате сейчас потребляется значительно больше топлива, чем это необходимо. П им Ример центрального отопления не единичен, но он иллюстрирует большую часть техн"ческой инфраструктуры страны. (Ради справедливости следует отметить, что и на Запа; паде многие системы центрального отопления были спроектированы на базе неправиль ьных предпосылок и плохого планирования; поэтому они значительно менее эффективны, чем могли и должны были бы быть.) Зо Предисловие редактора ное обеспечение, которое по-прежнему базируется на архитектуре фон Неймана, а увеличение его вычислительной мощности происходит за счет совершенствования технологии изготовления и миниатюризации. Поэтому при подготовке этого издания мы не стали вносить изменения, связанные с техническими характеристиками упоминаемых в ней устройств и средств ВТ, тем более что смена моделей ПК происходит каждые полгода, а внедряемые в этой области технические решения уже давно применяются в мире мэйнфреймов и миниЭВМ.
Пожалуй, одна из самых главных и самых важных мыслей, к которой авторы возвращаются на протяжении всей книги, состоит в том, что сама по себе ВТ не решает задачи и что выбираемые средства должны быть адекватны поставленной цели. Более того, постоянно подчеркивается, что без надлежащего структурирования задачи, тщательного планирования и выбора компонентов автоматизация может не только не улучшить управление, а наоборот, значительно осложнить его.
Собственно, вся книга в целом посвящена методологии структурирования задач управления, а также применению принципов последовательности и системности при разработке и внедрении цифрового управления, В отличие от большинства специальных книг, которые, как правило, посвящены только техническим вопросам, в настоящем издании значительное внимание удел- но зкономическим и психологическим факторам. В этом смысле очень важными представляются главы о человеко-машинном интерфейсе (глава 11) н системной интеграции (глава 12), особенно с учетом того, что, несмотря на шумные рекламные кампании, проводимые поставщиками программного обеспечения и системными интеграторами, и то и другое, мягко говоря, оставляют желать лучшего.
Подход к обсуждаемым темам сам по себе — прекрасная практическая иллюстрация применения основных принципов построения управляющих систем — структурирования, последовательности, простоты и наглядности. Первое издание книги вышло в Великобритании (1992 год), второе -- в Германии (1993 год). Настоящее издание — третье, при атом для первой публикации авторы выбрали Россию, доработав его с учетом российской специфики. Наряду с базовыми сведениями, необходимыми начинающему читателю, книга содержит информацию о различных международных и национальных стандартах, а также приводит русскую и соответствующую ей английскую терминологию. В книге имеются многочисленные примеры из богатого личного опыта авторов.
Книга может быть полезна студентам как прекрасное введение в предмет, пре подавателям вузов как проверенное временем и практикой методическое пособие а практикующим специалистам для систематизации имеющихся знаний и опыта. Авторы участвуют в реализации нескольких крупных проектов в России и поэтому достаточно хорошо представляют существующие технические и образовательны~ потребности. Г, К Будилин Санкт-Петербург декабрь 2000 с Великий Будда пребывает с одинаковилг удобством как в микросхемах компьютера или шестеренках мотоцикла, так и на вершинах гор или же лепестках цветка.
Мыслить иначе значит умалять величие Будды, т. е, унижать себя, Роберт М. Пирсиг Дзен-буддизм и искусство обслуживания мотоциклов 1.1. Роль вычислительной техники в управлении процессами 11рименение вычислительной техники (ВТ) в автоматическом управлении — важнейшая черта технической инфраструктуры современного общества. Промышленность, транспорт, системы связи и защита окружающей среды существенно зависят от компьютерных систем управления.
Практически ни одна техническая системаот железной дороги до ядерного реактора — не работает без той или иной формы управления. Цифровые злектронные вычислительные машины (ЭВМ) — компьютеры -- играют здесь ключевую роль; во многих случаях не существует реальной альтернативы компьютерному управлению процессами. Для описания особой роли компьютеров в управлении процессами необходимо определить, что, собственно, подразумевается под термином "процесс".
Физический процесс — это последовательная смена состояний объектов физического мира. Процессами в этом смысле, следовательно, являются движение, химические реакции или теплообмен. Примеры процессов — промышленное или химическое производство, кондиционирование воздуха в помещении (изменение физических параметров— темпе ат ь ратуры и влажности), движение транспортного средства, которое есть суть управляемое изменение его скорости и положения. Обработка информации сама по себе не "рнвносит видимых изменений в физический мир и, таким образом, не может быть отнесена к физическим процессам. Немецкий технический стандарт В11ч 66201 дает точное определение физическогоо процесса как " к "комбинации связанных событий в системе, в результате которых изменяются, и еремеп1аются или запасаются материя, энергия и информация". Технический п о есс р цесс определен как "процесс, физические переменные которого можно измерить и измен енить техническими средствами".
Разница гвежду физическим и техр ц сами заключена, следовательно, в том, что физический процесс не иическим п о ес о гязательно инфо ма должен управляться извне, а технический процесс включает об ботк ра ку Рлгацин для достижения заданной целевой функции.1 ернии "процесс" означает последовательную смену состояний какого-либо объекта. "тьетстьсвно, исполнение компьютерной программы — это тоже процесс, и этот термин ст "окояспол зуе яв рограм 1 е и непера ионныхгистемах К правило, трудно"е по~имение~ того, какой процесс имеется в аиду, возникать не должно. Там, где ьоз удут использоьатьс» термини "фнзнчсск»й прогшсс" нлн "технический "есс", чтобы указать на преобразование материи или энергии, н "задача" в смысле испол"" конпыотерной программы.
Глава 1. Вв ние 32 ЗЗ Химический реактор Кондициониро- ваниевоздухв Управление самолетом Вход/Выход Вы ад ма териал ьн ых калтанентае (сырья) выход продукта ° .д знарти Потоки исхолных реагентов ввод аывья ввод энергии Выход материальных камланентак (продукции) Ввод энергии Одни плн несколько новых продуктов Нагревание нлн охлаждение Нагревание или охлаждение Топливо к двигателям ввод вывод инфармаи)ли информации Выход энергии Получение тепла от реакции Излучение тепла Движение самолета Ввод информации Управление темпе- ратурой и интенсив- ностью поступления нагревающей/охлаж- дающей жидкости Управление входными потоками реагентов н дополнительным нагревом Управление двигателем и аэродинамическими поверхностями Вывод инфарллации Измерение температуры, давления, интен- сивности потоков, концентрации Измерение температуры Измерение скорости, высоты, углов атаки, крена, курса ввод инф ариец |ил вывод информ аврал Любой физический процесс характеризуется входом и выходом в виде; — материальных компонентов,' — энергии; — информации.
Некоторые примеры приведены в табл. 1.1. Таблица 1.1. Примеры входных и выходных потоков процесса В общем случае материальные компоненты (энергию и информацию) можно Рассматривать как входные и выходные потоки, которые изменяются в ходе фпзичес. ких/технических процессов. Материалы и энергия, очевидно, являются основными составляющими физического процесса. Информация — тоже неотъемлемая часть всякого процесса, однако осознание этого факта произошло не так панно.
Всегла существуют посторонние по отношению к цели процесса факторы, которы ми нельзя управлять, но которые оказывают влияние на процесс. Эти факторы Рас" сматриваются как возмущения, отклоняющие процесс от штатного рабочего режима (рис. 1.1). Возмущения сами по себе не являются физическими величинами, а проявля ются в виде случайных флуктуаций н потоках материалов, энергии и информации. Процесс производства заключается в выпуске пролукцни из сырья с соответствую шими затратами (вводом) энергии. Входной информацией являются технологические инструкции, выраженные в виде набора параметров, которые можно явно контролировать.
Выходная информация есть набор измеря~мыл переменных и параметров, которые описывают текущее состояние процесса и его изменение. Большое количество ин. формации заключено в самом конечном продукт~ Информация, следовательно, есть ычислительной техники в управлении процессами 1 1 роль вычи о данные для наблюдения и управления, но и технологические и организацинс только дан Роцедуры вплоть до циркулирукпцих по кабинетам служебных документов и онные пропел заявок на по а поставку. Этот вид информации так же важен, как и любой другой элемент, обеспечива ивающий нормальный ход и оптимизацию производственного процесса, Рис.
1.1. Обобщенная модель фнзнческого/технического процесса Вход и выход процесса в последующем изложении понимаются в очень широком смысле. Например, в случае транспортной системы не сразу может быть очевидно, что же является результатом (выходом). Действительно, транспортировка включает изменение географического положения (физического состояния), т. е. производится работа, а работа есть форма энергии. Следовательно, результатом процесса "перемел1ения" является изменение физической переменной "энергия". Информация — важнейший компонент управления физическими процессами, по~кольку она позволяет лучше использовать два других слагаемых процесса — матеРию и энергию.
Учитывая глобальнейшие проблемы, связанные с производственной деятельностью (истощение природных ресурсов, отходы и загрязнение окружающей срелы), большой интерес представляет любое понышение эффективности процесса и снижение побочных эффектов. Обработка информации, улучшающая характеристики технического процесса, выгодна в любом случае.
Рне не 1 2 Обработка информации компьютером Ком м пьют еры, собственно, и предназначены для обработки информации (рис. 1.2), в том чи ~иоле и относящейся к техническим/физическим процессам (рис. 1.3), В больщинств, тве случаев компьютеры выполняют две основные функции: во-первых, контРоли Руют, находятся ли параметры технического процесса в заданных пределах, и, "о-вто орых, инициируют соответствующие управляющие воздействия, чтобы параргя оставались в этих пределах даже при наличии внешних возмущений. - цк Глава 1. Введение въгход продукта выход энергии ввод сьгрья ввод энергии Рнс. 1.3. Применение компьютера э управления процессом Управление техническим процессом существенно отличается от ооычной обработки данных.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
