Отчет по педагогической практике: особенности построения и разработки автоматизированных систем управления (АСУ)

Дисциплина: Автоматизация, Техника
Тип работы: Отчет по практике
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 16 страниц
В избранное:

Министерство образования и науки

Республики Казахстан

Карагандинский государственный технический университет

Кафедра Приборостроение

ОТЧЕТ

по педагогической практике магистранта

Предмет:_«Теория систем автоматического управления»_

Руководитель:

Алимбаев С. Т. _

^{(оценка)} ^{(подпись) ( дата)}

Магистрант: гр. ПСМ-11-1

Аманжан А .

^{(подпись) ( дата)}

2011

План занятия

1. Дисциплина Теория систем автоматического управления (САУ)

2. Тема Особенности построения и разработки АСУ

3. Количество часов 2 час

4. Научно-методическое обоснование темы Повышение эффективности систем управления в современных условиях неразрывно связано с повышением эффективности обработки используемой в процессе управления информации. Это достигается за счет применения соответствующих экономико-математических методов, а также использования технических средств сбора, передачи, хранения и обработки информации.

В технических системах источником информации о состоянии управляемого процесса или объекта являются, как правило, технические средства - измерительные приборы, датчики и преобразователи.

В АСУ это справедливо, главным образом, лишь для систем низшего уровня управления, причем далеко не всех типов. В большинстве случаев источником такой информации является человек, а ее носителем - документ. Это требует при создании информационной системы решение ряда специфических вопросов, связанных, в частности, с достоверностью сообщаемой человеком информации, созданием машинно-читаемых документов, правовой ответственностью сотрудников системы и т. д.

5. Цель занятия Рассмотреть основные принципы построения АСУ, их классификацию и основные требования информационного обеспечения АСУ. Создать условия для осознания и осмысления нового лекционного материала, закрепить его, проверить уровень усвоения полученной информации.

6. Задачи:

Обучающая Усвоение основных принципов построения и разработки АСУ, расширение терминологического языка студентов в области систем автоматического управления.

Развивающая Развитие познавательного интереса учащихся по теме лекционного материала, развитие абстрактного мышления, способностей аналитического построения виртуальных измерительных приборов, умений делать логические выводы в ходе изложения собственной концепции.

Воспитательная Развитие научного мировоззрения студентов посредством расширения возможностей получения данных от различных природных и технических объектов, формирование аналитического мышления в раскрытии целей выбранной специальности, способствовать эстетическому воспитанию и коллективной работе при решении проблемных ситуаций.

7. Метод занятия постанавка проблемы

8. Оборудование презинтация, раздаточный материал.

9. Организационная структура лекции

№ п/п

Основные этапы лекции и их содержание

Тип лекции. Средства активации студентов. Материалы методического обеспечения

Деление времени

№ п/п: 1

Основные этапы лекции и их содержание:

Подготовительный этап

Актуальность изучаемого материала. Цели лекции. Задачи лекции. Метод и оборудование

Тип лекции. Средства активации студентов. Материалы методического обеспечения: пп 1 - 8

Деление времени: 5 мин.

№ п/п: 2

Основные этапы лекции и их содержание:

Организационный момент

Проверка посещаемости, наличие раздаточного материала.

Тип лекции. Средства активации студентов. Материалы методического обеспечения: Раздаточный материал

Деление времени: 10 мин.

№ п/п: 3

Основные этапы лекции и их содержание:

Основной этап

Изложение лекционного материала согласно плану

Тип лекции. Средства активации студентов. Материалы методического обеспечения: Тематическая лекция. Вопросы, проблемные ситуации. Презентация

Деление времени: 80 мин.

№ п/п: 4

Основные этапы лекции и их содержание:

Заключительный этап

1. Ответы на возможные вопросы.

2. Задания для самостоятельной подготовки студентов

Тип лекции. Средства активации студентов. Материалы методического обеспечения:

Учебная литература.

Задания, вопросы.

Задания на СРС

Деление времени: 5 мин.

10. Ход лекционного занятия

10. 1. Содержание лекционного материала

План лекции:

1. Принципы разработки АСУ.

2. Классификация АСУ.

3. Информационное обеспечение АСУ.

4. Основные требования к информационному обеспечению АСУ.

5. Классификация информационных массивов.

6. Функциональная структура СУ.

7. Последовательность анализа функций.

8. Показатели функционального анализа.

10. 2 Конспект лекционного материала.

Вопрос 1 (10 мин)

Построение АСУ обычно проходит следующие этапы:

Технико-экономическое обследование и анализ существующей системы управления;

Разработка техзадания на проектирование
Разработка технического проекта АСУ
Разработка рабочего проекта
Внедрение АСУ

Вначале наиболее распространенным при разработке АСУ был традиционный подход как наиболее безопасный. Суть его в “ приспособлении “ имеющейся системы управления к АСУ, ограничившись самыми минимальными изменениями в привычных методах работы и формах документации.

Второй подход был предложен академиком В. Н. Глушковым.

Для успешной разработки эффективно функционирующей АСУ следует соблюдать ряд принципов, вытекающих из определения содержания и специфики таких систем:

Принцип системного подхода - научно-методической основой разработки АСУ является системный анализ, охватывающий как управляющую и управляемую части системы, так и ее внешнюю среду.
Разработка и внедрение АСУ должны находиться в ведении высшего руководителя той организации, для которой она разрабатывается.
Принцип новых задач - высокая эффективность создаваемой АСУ в значительной степени обеспечивается введением принципиально новых задач, как правило, оптимизационных, которые в существующей системе при ручной технологии не решались или решались частично из-за отсутствия адекватной модели, невозможности переработать большой объем информации и добиться нужной точности, детальности и скорости расчетов.
Принцип непрерывного развития системы предусматривает возможность ввода новых и совершенствования решаемых задач как при поэтапном вводе системы в действие, так и при дальнейшем ее развитии, сохраняя при этом целостность системы и взаимосвязи между задачами. Этот принцип связан с гибкостью, адаптацией системы к изменениям во внешней среде.
Принцип согласованности - при разработке АСУ следует обеспечить согласованность пропускной способности отдельных частей системы. В простейшем случае для последовательных участков добиваются, чтобы пропускная способность каждого последующего участка была не меньше, чем у предшествующего.
Принцип типизации - при разработке АСУ, для которой существуют аналоги, следует использовать опыт предыдущих разработок. Каждый раз, когда в проекте используется иное решение, его необходимо обосновать соответствующим системным анализом. Для объекта нового типа на основе анализа группы объектов разработку АСУ ведут таким образом, чтобы ее можно было использовать в дальнейшем для аналогичных систем. Уровень типизации может быть различным: от уровня подсистем и выполняемых ими функций до типовых программ решения специальных задач. Типизация имеет большое значение для автоматизации проектирования АСУ.
Принцип автоматизации документооборота - в АСУ недостаточно лишь выполнять на ЭВМ расчеты по тем или иным моделям. Необходимо автоматизировать все остальные процессы, связанные с движением информации - сбор, хранение, передачу, обработку данных и выдачу их для использования в виде подготовленных машиной документов или в иной удобной форме.
Принцип единой информационной базы - или принцип однократного ввода данных означает, что независимо от числа задач, в которых используются какие-либо сведения, числа обращений к ним, ввод их в ЭВМ должен осуществляться лишь один раз с последующей выдачей по мере необходимости из памяти машины.
Разрабатываемые АСУ должны обладать повышенной живучестью, то есть способностью некоторой компенсации нарушений функций отдельных частей и устройств. Система должна продолжать выполнение основных функций при таких нарушениях, хотя эффективность ее может оказаться пониженной. Один из путей повышения живучести системы - обеспечение возможности автономной работы ее подсистем, которые выполняют свои функции, хотя и с ухудшенной эффективностью, в течение некоторого времени без связи с вышестоящей подсистемой. Другим способом является возможность временного выполнения всех или части функций одной подсистемы другой (специфическая форма резервирования) .
С самого начала разработки АСУ важно предусмотреть ее поэтапный ввод в эксплуатацию. Это позволяет при ограниченных ресурсах быстрее получить реальный эффект, обеспечивает более плавный переход сотрудников к работе в новых условиях, улучшает отработку и опробование отдельных частей системы, повышает уверенность в ее будущей успешной работе.

Вопрос 2 (10 мин. )

Классификацию АСУ проводят по различным признакам.

1. По уровню управления (ГОСТ 19675-74) .

Общегосударственная автоматизированная система (ОГАС ) - автоматизированная система сбора и обработки информации для учета, планирования и управления народным хозяйством на базе государственной сети вычислительных центров (ГСВТ) и единой автоматизированной системы связи страны.

Отраслевая автоматизированная система управления ( ОАСУ ) - АСУ министерства или ведомства, предназначенная для управления подведомственными организациями как автономно, так и в составе ОГАС.

Территориальная АСУ - система, предназначенная для управления административно-территориальным районом (республики, края, области, района, города) как автономно, так и в составе ОАСУ и (или) ОГАС.

АСУ производственным объединением ( фирмой ) - предназначена для управления производственным объединением (фирмой) как автономно, так и в составе ОАСУ и (или) ОГАС.

АСУ предприятием (АСУП) - предназначена для управления предприятием как автономно, так и в составе АСУ, производственным объединением и(или) АСУ фирмой.

2. По характеру объекта управления .

АСУ технологическим процессом (АСУ ТП) - предназначена для непосредственного управления технологическим процессом.

Автоматизированная система организационного управления (АСОУ) - предназначена для управления коллективами людей в экономических и социальных системах.

Интегрированная система управления - объединяющая в одну систему АСОУ и АСУ ТП.

3. По функциональному назначению.

Выделяют АСУ плановых расчетов (АСПР) ; материально-технического снабжения (АСУ МТС) ; государственной статистики (АСГС) ; научно-технического прогресса (АСУ НТ) и т. п.

4 . По характеру производства.

Различают АСУП для предприятий с производством непрерывного типа; дискретного (мелкосерийное и единичное производство) и непрерывно-дискретного (поточно-массовое и крупносерийное производство) .

Вопрос 3 (5 мин. )

Любая система управления, в том числе автоматизированная, не может работать без информации о состоянии управляемого объекта и внешней среды, без передачи информации о принятых управляющих воздействиях.

Определение оптимальных объемов информации, поступающей в различные органы управления и распределения потоков информации во времени и пространстве, - необходимое условие эффективного функционирования АСУ. Своевременное обеспечение системы управления всеми этими необходимыми сведениями и является основной функцией информационного обеспечения.

Информационное обеспечение АСУ - совокупность единой системы классификации и кодирования технико-экономической информации, унифицированных систем документации и массивов информации, используемых в автоматизированных системах управления (ГОСТ 19675-74) .

Таким образом, информационное обеспечение АСУ представляет собой:

совокупность данных;

языковых средств описания данных:

методов организации, хранения, накопления и доступа к информационным массивам, обеспечивающих выдачу всей информации, необходимой в процессе решения функциональных задач АСУ и справочной информации абонентам системы.

Данные систематизируют в специальные массивы - информационную базу системы, в состав которой входят:

нормативные и справочные данные, составляющие информационный базис системы;

текущие сведения о состоянии управляемого объекта или процесса;

текущие сведения, поступающие извне системы, требующие ответной реакции системы или влияющие на алгоритмы выработки решений;

накапливаемые учетные и архивные сведения, необходимые для планирования и развития системы.

Поступающие в систему текущие сведения часто называют оперативной информацией. Средства формализованного описания данных предназначены для эффективного поиска и идентификации необходимых данных в массивах, а также для организации доступа к данным внешних абонентов системы. Эти средства включают в себя используемые системы классификации и кодирования объектов (элементов данных) и информационных языков для описания запросов к информационной базе и ответов системы.

Контролируют входные данные и ведение информационной базы программные средства. Под ведением информационной базы (массивов информации) понимают обеспечение хранения, накопления данных, своевременного исключения устаревших данных, внесения и контроля изменений.

При проектировании информационного обеспечения время представления информации иногда становится решающим фактором. Существуют критические сроки, по истечении которых сведения полностью теряют какую-либо ценность.

Основное назначение информационного обеспечения состоит в создании динамической информационной модели объекта, отражающей его состояние в текущий или предшествующий момент времени.

Вопрос 4 (5 мин. )

Исходя из назначения можно сформулировать основные требования к информационному обеспечению АСУ:

Полнота отображения состояний управляемой системы и достоверности информации, как необходимой для решения задач АСУ, так и выдаваемой по запросам абонентов;
Высокая эффективность методов и средств сбора, хранения, накопления, обновления, поиска и выдачи данных;
Одноразовая регистрация и однократный ввод информации и ее многократное и многоцелевое использование;
Простота и удобство доступа к данным информационной базы;
Ввод и накопление в информационной базе данных с минимумом дублирования;
Организация эффективной системы документооборота;
Развитие информационного обеспечения путем наращивания данных и организации новых связей и проектирования более совершенных методов и способов обработки информации;
Регламентация доступа к данным с различным уровнем доступа, а также времени хранения документированной информации.

Вопрос 5 (15 мин. )

Основные элементы системы информационного обеспечения АСУ - информационные массивы, предназначенные для постоянного или временного хранения информации, которой обмениваются между собой внешние и внутренние по отношению к системе источники и потребители информации.

Массив представляет собой совокупность данных, объединенных единым смысловым содержанием, которое обычно отражается в его названии. Основными элементами массивов, определяющими их содержание, являются записи - наименьшие элементы массива, которыми оперируют пользователи массива при обработке информации. Часто группы отдельных записей объединяют в более крупные - блоки . Наименьший элемент записи, имеющий единое смысловое значение, - информационное поле .

Массивы информационного обеспечения АСУ можно классифицировать по различным признакам. Основными классификационными признаками массивов являются:

семантическое содержание;
технология использования;
носитель информации;
технические характеристики.

По семантическому или смысловому содержанию различают массивы:

информации, необходимой для поддержания заданных эксплуатационных характеристик ЭВМ, - подпрограмм операционной системы и тестовых программ;

типовых программ, используемых для решения на ЭВМ ряда различных задач, составляющих так называемую библиотеку стандартных программ;

программ, используемых для решения на ЭВМ индивидуальных задач;

данных, обрабатываемых на ЭВМ и использования в процессе функционирования АСУ.

Из перечисленных типов массивов три первых составляют программное обеспечение ЭВМ и АСУ. Поэтому дальше будем рассматривать только последний тип массивов, содержащий данные, используемые и обрабатываемые в процессе работы АСУ. При таком подходе под информационным обеспечением АСУ понимают только эту совокупность данных.

По технологии использования все информационные массивы делят на входные , выходные и внутренние . Входные и выходные информационные массивы АСУ определяются внешними связями системы в целом.

Входные массивы содержат исходные и текущие данные, а также запросы на решение задач.

Выходные информационные массивы обычно определяются условиями, содержащимися в технических заданиях на разработку АСУ, и содержат информацию, выводимую из ЭВМ и предназначенную для дальнейшего использования.

Внутренние информационные массивы подразделяют на:

постоянные,
вспомогательные,
промежуточные,
текущие,
служебные.

Постоянные массивы (или массивы постоянных данных) формируют до начала функционирования системы обработки данных. Они содержат директивные, нормативные, справочные и другие, редко меняющиеся сведения.

Информация, хранящаяся в постоянных массивах, составляет информационный базис системы. Поскольку эта информация имеет важное значение и время ее хранения велико, необходимо выбирать надежные носители и надлежащие условия и методы хранения, использования и контроля содержания массивов, обеспечивающие сохранность и достоверность данных, а также обеспечивать резервирование постоянных массивов.

Вспомогательные массивы являются производными от постоянных, их получают из последних не расчетами, а логическими преобразованиями (сортировкой, объединением, выделением и др. ) . Вспомогательные массивы позволяют использовать наиболее рациональные варианты обработки данных, при реализации которых почему-либо неудобны постоянные массивы.

Промежуточные массивы. Они содержат информацию, которая возникает на стыке различных задач или этапов решения одной задачи как результат предыдущего расчета и как исходный материал для последующего.

Текущие массивы. Они содержат переменную рабочую информацию о состоянии управляемого объекта или процесса во времени, а также о самом процессе управления. Характер возникновения, движения, хранения, контроля и подготовки этой информации своеобразен и существенно отличается от характера аналогичных процедур с информацией вышеуказанных массивов. Данные, из которых формируют текущие массивы, поступают или непрерывно в реальном времени, или пакетами в определенные или случайные моменты времени.

Для текущих массивов время формирования зависит от внешних факторов, что накладывает ряд ограничений на скорость их формирования, особенно в системах, работающих в реальном масштабе времени. Массивы постоянных и текущих данных называют главными массивами .

Служебные массивы. Они содержат информацию, необходимую для переработки всех вышеназванных массивов (программы ЭВМ, каталоги систем информационных массивов и стандартных программ, трансляторы, всевозможные машинные справочники и др. ) .

По виду носителя информации различают массивы, хранящиеся на машинных и немашинных носителях информации. К машинным носителям относят перфокарты, перфоленты, магнитные ленты, диски, барабаны, ферриты, логические схемы типа триггеров на транзисторах и интегральных схемах и т. д.

К немашинным носителям информации, используемым при ручной обработке данных, относят документы, хранящиеся в папках или подшивках: книги записей, картотеки, в том числе карты с краевой перфорацией, микрофильмы и микрокарты, справочники и т. п.

Вопрос 6 (20 мин. )

Функциональная структура СУ определяется составом и соотношением между отдельными специализированными подразделениями в области подготовки обоснования управленческих решений.

Цель анализа функциональной структуры СУ:

Выявление возможностей концентрации однородных работ в рамках определенных подразделений
Углубленная специализация функциональных служб
Рационализация разделения труда между функциональными подразделениями разных иерархических уровней

Функциональные подсистемы характеризуются:

Специфическим объектом управления (процессом управления)
Специфическим субъектом управления (осуществляет координацию управления)
Входами и выходами
Внутренней, сравнительно замкнутой информационной системой
Особым кругом задач, решаемых в данной подсистеме

Функциональная структура СУ подразделяется по призраку выполняемых функций:

1. Функциональные подсистемы

Функциональные подсистемы выделяют по функциям управления, имеющим единую, целевую направленность:

подсистема управления технической подготовкой производства, УТПП

технико-экономическое планирование, ТЭП

оперативное управление производством, ОУП

управление сбытом и финансовой деятельностью

управление материально-техническим снабжением

управление организацией труда и з/п, УОТиЗП

управление персоналом, УП

управление маркетингом, УМ

Один из вариантов декомпозиции функциональной структуры АСУП представлен на рис. 3. 7, где выбор функциональных подсистем осуществлен согласно функциям управления, структурно-организационному делению предприятия (организации) и основным фазам производственного процесса.

При этом все множество задач, решаемых в АСУ, представлено в виде точек трехмерного пространства, где по оси Y расположены - функции управления, по оси Z - существующая на предприятии структура пространственной иерархии, а по оси X - основные фазы жизненного цикла производства материальных конечных продуктов.