Методика разработки программно-технических комплексов СМ ЭВМ для АСУТП тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.15, кандидат технических наук Глухов, Антон Викторович

• Глухов, Антон Викторович
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Глухов, Антон Викторович

Введение.

Глава 1. Программно-технические комплексы для АСУТП. Состояние проблемы и постановка задачи.

1.1 Анализ развития и современное состояние ПТК

СМ ЭВМ для АСУТП.

1.2 Современные методики и технологии разработки ПТК.

1.3 Постановка задачи работы.

Глава 2. Проектирование структур ПТК с использованием математического аппарата нечетких множеств.28.

2.1 Общее описание нечетких множеств. Метод описания, оценки и выбора структур ПТК на основе СКВ-метода и нечетких множеств.

2.2 Система проектирования структур на базе нечетких множеств в EXCEL.

2.3 Экспертное оценивание функций принадлежности для компоновки программно-технических комплексов СМ ЭВМ.

2.4 Оптимизация. Результаты расчетов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методика разработки программно-технических комплексов СМ ЭВМ для АСУТП»

Актуальность темы. Автоматизация промышленного производства -одна из важнейших задач настоящего времени. Технической базой для построения автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) в России в течение многих лет являются программно-технические комплексы (ПТК) СМ ЭВМ, разрабатываемые в Институте электронных управляющих машин (ИНЭУМ).

СМ ЭВМ - это комплекс технических средств, включающий в себя ряд процессоров различной производительности, устройства оперативной и внешней памяти, набор устройств связи с объектом (УСО), устройств отображения информации, операционных систем, прикладных программных пакетов и т.п., обеспечивающий возможность создания многоуровневых АСУТП в различных отраслях промышленности. ПТК СМ ЭВМ применяются на предприятиях энергетики, металлургии, транспорта, химии, машиностроения.

В то же время создание ПТК для решения конкретной задачи автоматизации является сложным и неоднозначным процессом, имеющим множество альтернатив.

Множество требований, предъявляемых к проектируемому ПТК, требует научно-обоснованной методики оценки и выбора характеристик технических и программных компонентов комплекса: интерфейса, конструкции, номенклатуры модулей и устройств, их характеристик, состава системного программного обеспечения, тестов, требований к программному обеспечению человеко-машинного интерфейса.

Специфика состоит в том, что разработчик во многих случаях должен учитывать нечеткую, качественную исходную информацию, исходящую от эксперта. Эта ситуация создает трудности при поиске эффективных технических решений, приводит к дополнительным временным и финансовым затратам.

В этой связи разработка методики, позволяющей формализовать проектирование ПТК СМ ЭВМ при использовании неполной и экспертной информации является важной и актуальной задачей.

Научная новизна диссертационной работы заключается в решении ряда новых вопросов, связанных с проектированием ПТК для АСУТП:

- Разработана методика проектирования ПТК СМ ЭВМ с использованием математического аппарата нечетких множеств.

- Предложены функции принадлежности, формализующие экспертные оценки при выборе состава ПТК.

- Усовершенствованы инструментальные средства разработки ПТК: предложен и разработан специальный механизм обмена данными между ЗСАВА-системой и промышленными контроллерами.

Практическая реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы получены в Институте электронных управляющих машин в рамках Федеральной целевой программы «Национальная технологическая база» по теме «Разработка семейства многофункциональных промышленных контроллеров и УВК промышленного исполнения».

Разработанные автором методики и технические решения применены в следующих проектах:

• В автоматизированной системе контроля и управления Тянь-ваньской АЭС (КНР) не имеющей аналогов на российских атомных станциях.

• В автоматизированной системе контроля и управления процессом получения водорода для Объединенного института высоких температур РАН.

Практическая реализация результатов работы подтверждается прилагаемыми к диссертации документами.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

• Научных семинарах и технических совещаниях Института электронных управляющих машин в период 2003 - 2006 гг.

• 54-й научно-технической конференции Московского государственного института радиотехники, электроники и автоматики (технического университета), май 2005 г.

• Научной сессии МИФИ-2006 на секции «Компьютерные системы и технологии», январь 2006 г.

Разработки демонстрировались на выставках:

• Softool 2004.

• «Электроника и транспорт 2006».

• «Высокие технологии XXI века», 2006 г.

• Softool 2006.

Публикации. Результаты диссертации отражены в 7 печатных работах: опубликовано 5 статей, 3 из которых в журналах, рекомендуемых ВАК; тезисы научного доклада; получен патент на изобретение.

Заключение диссертации по теме «Вычислительные машины и системы», Глухов, Антон Викторович

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В итоге проведенных исследований и разработок, направленных на совершенствование программно-технических комплексов СМ ЭВМ для автоматизированных систем управления технологическими процессами, получены следующие основные результаты:

1. Определены на основе анализа современного состояния и тенденций развития программно-технических комплексов общие подходы и технические принципы в проектировании ПТК СМ ЭВМ для АСУТП, которые положены в основу разработки нового поколения технических и программных средств СМ1820М, отвечающих требованиям эффективной системной интеграции в многоуровневых распределенных системах управлениях.

2. Разработана методика проектирования программно-технических комплексов СМ ЭВМ с использованием математического аппарата нечетких множеств. Предложены функции принадлежности, формализующие экспертные оценки при выборе процессорного модуля, УСО, протоколов обмена данными и т.д. Методика позволяет формализовать проектирование ПТК в условиях неполной и экспертной информации и принимать обоснованные решения при компоновке ПТК.

3. Усовершенствованы инструментальные средства разработки: механизм двустороннего обмена данными между ЗСАИА-системой и оборудованием нижнего уровня. Предложена и разработана специальная служба поставщика данных БЯЭ, являющаяся универсальным инструментом, обеспечивающим сбор, первичную обработку и передачу информации, и упрощающая, в сравнении с технологией ОРС, операции обмена данными между ЗСАБА-системой и промышленными контроллерами.

4. Разработан с использованием предлагаемой методики проектирования ПТК ряд подсистем АСУТП на базе программно-технических комплексов СМ1820М: АСКУ технологическим процессом получения водорода и АСКУ общестанционного мониторинга атомной электростанции. АСКУ АЭС не имеет аналогов на российских атомных станциях; впервые в отечественной практике обеспечено сквозное многоуровневое цифровое управление и контроль АЭС.

5. Проведена апробация предлагаемой методики проектирования ПТК при эксплуатации ПТК в подсистемах АСУТП, показавшая и подтвердившая адекватность методики, позволяющей принимать рациональные решения при выборе состава ПТК: вычислительного ядра, функциональных модулей и т.п.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Глухов, Антон Викторович, 2006 год

1. Управляющие вычислительные комплексы //Н.Л. Прохоров, Г.А. Егоров, В.Е. Красовский и др., М.: Финансы и статистика, 2003 г.2. «ОАО «Институт электронных управляющих машин» (ИНЭУМ). Рекламный проспект. М.:ИНЭУМ, 2005 г.

2. МикроЭВМ СМ1800. Архитектура, программирование, применение. //A.B. Гиглавый, Н.Л.Прохоров, Н.Д. Кабанов, А.Н. Шкамарда. Финансы и статистика. 1984 г.

3. Ицкович Э.Л. Особенности микропроцессорных программно технических комплексов и их выбор для конкретных объектов. Приборы и системы управления. 1997, № 8.

4. Аристова Н.И., Корнеева А.И. Промышленные программно аппаратные средства на отечественном рынке АСУТП. М.Научтехлитиздат 2001.

5. Концепция развития программно технического комплекса «Квинт» // Курносов Н.М., Долинин И.В., Уланов А.Г. и др. Датчики и системы. 1999, №7-8.

6. Елизаров Е.И. Технические средства автоматизации: Программно технические комплексы и контроллеры. М.Машиностроение-1, 2004.

7. Деменков Н.П. Промышленные контроллеры для АСУТП. //Промышленные АСУ и контроллеры. 2000, № 10.

8. Корнеева А.И., Матвейкин В.Г., Фролов C.B. Программно техническое комплексы, контроллеры и SCADA-системы. М.: ЦДИИТЭ Нефтехим. 1996.11. http://www.asutp.ru

9. Ицкович Э.Л. Классификация микропроцессорных программно технических комплексов. Промышленные АСУ и контроллеры. 1999, № 10.13. http://www.siemens.ru/ad/14. http://www.prosoft.ru

10. Дрейзин В.Э., Шишков И.Н. Проблемы создания АСУТП на базе современных программно технических комплексов. Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2002, № 12.

11. Анзимиров Л.Г. Тенденции мирового рынка промышленной автоматики. Автоматизация в промышленности. 2003, № 9.

12. Клещев Н.Т., Романов A.A. Практическое руководство по организации и проектированию информационных систем. М.: Научтехлитиздат, 2001 г.

13. Гореликов Н.П., Моросанов И.С., Котов H.A. Вопросы проектирования современных систем управления и управляющих вычислительных комплексов. Датчики и системы. 2003, № 3.

14. Технологии проектирования АСУТП. Учебное пособие. //Прохоров Н.Л., Рейзман Я.А., Егоров Г.А. и др. МИРЭА, М.:2006 г.

15. Митягина О.В. Распределенная обработка информации в системах диспетчерского контроля и управления. Промышленные АСУ и контроллеры. 2002, №5.

16. Ицкович Э.Л. Мировые тенденции развития микропроцессорных ПТК. Промышленные АСУ и контроллеры, 2000, № 2.

17. Анашкин A.C., Харазов В.Г. и др. Техническое и программное обеспечение распределенных систем управления. СПб, 2004.

18. Потапова Т.Б., Кубрик А.С.Инженерный синтез САУ. Методика для одного класса систем. Промышленные АСУ и контроллеры. 2003, № 4.

19. Хетагуров Я.А. Основы проектирования управляющих вычислительных систем. М.: Радио и связь. 1991.

20. Царегородцев A.B. Современные технологии управления в человеко -машинных системах. М.: Радио и связь. 2002.

21. Анзимиров Л.В. Тенденции рынка промышленной автоматики и Trace mode. XI Международная конференция и выставка «Управление производством в системе Trace mode». Тезисы докладов. М. 2005.

22. Трайнев О.В. Методика моделирования и разработки программно -технических комплексов для систем принятия решений. //Дис.канд.техн.наук. 2006 г.

23. Андреев Е.П., Куцевич H.A., Синенко О.В. SCADA-системы: взгляд изнутри. M.: РТ Софт, 2004 г.

24. Матвейкин В.Г., Фролов C.B., Шехтман М.Б. Применение SCADA-систем для автоматизации технологических процессов. М. Машиностроение, 2000.

25. Деменков Н.П. SCADA-системы как инструмент проектирования АСУТП. М.:МГТУ, 2004.

26. Давыдов В.Г., Чыонг Динь Тяу. Проектирование компьютерных систем управления на основе SCADA-систем. СПб.: СПбГПУ, 2004.

27. Андреев Е.Б., Кутлуяров Г.Х. Проектирование систем управления в SCADA-пакете InTouch. Уфа: УГНТУ, 2004.

28. Куцевич И.В., Григорьев А.Б. Стандарт ОРС путь к интеграции разнородных систем. Мир компьютерной автоматизации. 2004, № 1.34. httpWwww.scada.ru

29. Альперович И.В. Данные, знания и информация в SCADA-пакете iFLX. //Промышленные АСУ и контроллеры. 2003, № 10.

30. Методы робастного, нейро нечеткого и адаптивного управления. //Под ред. Н.Д. Егупова. М.:МГТУ, 2002.

31. Ярушкина Н.Г. Основы теории нечетких и гибридных систем. М.:Финансы и статистика, 2004.

32. Чернов В.Г. Нечеткие контроллеры. Основы теории и построения. Владимир: Владим.гос.ун-т, 2003.39. httpWwww.fuzzy.spb.ru\sci\sci.htm

33. Jain, Lakhmi С. Fusion of neural networks, fuzzy sets, and genetic algorithms: Industrial applications. CRC press, Cop. 1999.

34. Cirstea, Marcian N. Neural and fuzzy logic control of drivers and power systems. Oxford (etc), Newnes, 2002.

35. Заде JI. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений. М.: Мир, 1976 г.

36. Шкамарда А.Н. Исследование и реализация метода построения МикроЭВМ функционально-модульной архитектуры.//Дисс. канд. техн. наук. М. 1986 г.

37. Скати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий. Пер. с англ. М.: «Радио и связь», 1993 г.

38. Юдин Д.Б. Вычислительные методы теории принятия решений. М.: Наука, 1989 г.

39. Трайнев В.А., Трайнев О.В. Параметрические модели в экспертных методах оценки при принятии решений. М.: Прометей, 2003 г.

40. Ульянов М.В. Классификация и методы сравнительного анализа вычислительных алгоритмов. М.: Издат. физ.-мат. лит., 2004 г.

41. Глухов A.B. Использование SCADA-технологий в АСУТП на базе ПТК СМ1820М. Вопросы радиоэлектроники, сер. ЭВМ, вып. 2, 2005.

42. Многоуровневые управляющие системы на базе комплекса технических средств СМ1820М.//И.И. Бабанов, A.B. Глухов, В.Е. Красовский и др. Вопросы радиоэлектроники, сер. ЭВМ, вып. 2, 2005.

43. Глухов A.B. Автоматизированная система контроля и управления процессом получения водорода. Научная сессия МИФИ-2006. Сборник научных трудов, т.12. Компьютерные системы и технологии. М.:МИФИ, 2006.

44. Новый комплекс технических и программных средств СМ1820М для АСУТП.//Н.Л. Прохоров, A.B. Глухов, В.Е. Красовский и др. Приборы, №3, 2006.

45. Глухов A.B. АСКУ «Водород» на базе комплекса технических средств СМ1820М. КИП и автоматика: обслуживание и ремонт, №6, 2006.53. http://www.sml820.com.ru.

46. Способ получения гидроксидов или оксидов алюминия и водорода и устройство для его осуществления.//А.В. Берш, Ю.Л.Иванов, Ю.А. Мазалов, A.B. Глухов и др. Патент на изобретение №2278077.

47. Павловский В.Е., Глухов A.B. Методика и технология разработки программно-технических комплексов СМ ЭВМ для АСУТП. Препринт №67, ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, окт. 2006 г.