Файл: Баясанов, Д. Б. Автоматизированные системы управления трубопроводными объектами коммунального хозяйства.pdf

Уже отмечались те преимущества, которые обеспечи­ вают применение именно цифровых вычислительных машин для решения экономических задач управления непрерывных

и дискретных производств, где использование ЭЦВМ не

менее, если не более, важно. Эти преимущества реализации

ЭЦВМ в контурах управления АСУП очевидны. Если ка­

саться аналогичных вопросов в АСУТП, то картина здесь

несколько иная. Известно, что при сравнительно большой

насыщенности ЭЦВМ в различных производствах США, где

парк этих машин составляет свыше 70 тыс. штук, для

управления технологическими процессами используют всего около 1200 машин, т. е. распространенность ЭЦВМ в этой сфере невелика. В основном широко используют аналого­ вые машины непрерывного действия и специализированные

аналоговые модели, эффективность которых здесь весьма значительна, что будет показано в следующем параграфе.

Это можно объяснить тем обстоятельством, что применение

ЭЦВМ в контурах управления производственными про­

цессами в АСУП, решающих в основном экономические за­

дачи управления и планирования, более эффективно и це­

лесообразно, чем для решения вопросов управления от­

дельными технологическими процессами. Кроме того, про­

цессы административного управления производствами

в определенной мере универсальны, поэтому применение

здесь методов оптимизации, исследования операций и ин­ формационных систем машинной обработки данных, свой­

ственных сфере использования ЭЦВМ, несколько унифици­ руются и упрощаются. Технологическим процессам свой­ ственна индивидуальность для каждого и большая степень разнообразия для их множества. В этой связи на формиро­

вание АСУ и использование в них ЭВМ на стадии АСУТП

отразились все отмеченные выше моменты со специфически­ ми трудностями и ограничениями, заключающиеся пока в том, что использование ЭЦВМ для управления техноло­ гическими процессами оказывается более сложным, чем работа их в контурах управления АСУП.

Если обратиться к трубопроводным системам коммуналь­ ных хозяйств, то следует отметить, что ЭЦВМ в контурах

управления дают возможность быстро обобщать и перераба­

тывать значительную технико-экономическую информацию,

поступающую на ГИВЦ АСУ. По предварительным данным,

в общем объем управления этими системами, сбор, пере­ дача и переработка информации в процессах планирования,

снабжения, сбыта, управления запасами, учета производ­

268

ства и т. п. распределяются таким образом, что на обработку

информации расходуется примерно 50—60% общего време­

ни. Только ЭЦВМ способна быстро и своевременно перера­ ботать такое большое количество информации и на основе принятых алгоритмов управления сформировать и выдать управляющее воздействие на систему, обеспечивая при этом оптимальные условия ее эксплуатации. Применение ЭЦВМ в контурах АСУ трубопроводных систем для расчета статис­ тических характеристик контролируемых и учетных пара­

метров этих объектов может быть оправдано не только при

их анализе, но и непосредственно во время работы трубо­

проводов. Можно указать на следующие возможные стадии

применения ЭЦВМ в рассматриваемой области:

вычислительная машина не связана непосредственно

с системой контроля и управления в АСУ и решает задачи

по программам, составленным диспетчером; она является

функционально-расчетным аппаратом диспетчерской служ­

бы АСУ;

вычислительная машина непосредственно связана с сис­ темой контроля и управления в АСУ и выполняет беспре­ рывно, с определенной периодичностью или дискретно требуемые расчеты с регистрацией для диспетчера, т. е. выдает человеку рекомендации-советы принять то или иное решение, оптимальное в данных условиях; функциональ­ но она является расчетно-регистрирующим аппаратом

диспетчерской службы; вычислительная машина полностью берет на себя управ­

ление (подсистемой) системой. Человек только следит за правильностью ее работы и обеспечивает ее профилактику

в нужное время; функционально вычислительная машина

является расчетно-регистрирующим и управляющим аппа­ ратом диспетчерской службы.

Очевидно в РИВЦ и КИВЦ такие ЭЦВМ должны рабо­ тать априори непосредственно в контуре управления под­ системой, замыкая на себя всю необходимую информацию, обрабатывая ее и выдавая управляющие решения. Уже от­

мечалось, что целесообразная структура АСУ трубопровод­ ными системами коммунальных хозяйств вначале должна

в определенной степени повторять сложившуюся струк­ туру диспетчерского управления и иметь ярко выраженный

иерархический характер. Ниже будут показаны сущест­

вующие в настоящее время тенденции в применении много­

уровневых концепций и соответствующих методов построе­ ния иерархии технических средств в АСУ. Здесь же кратко

269

отметим, что ЭЦВМ на верхней ступени иерархии АСУ,

например в схеме долговременного перспективного или

текущего планирования, или технико-экономического анали­ за производственной деятельности системы, может работать и вне контура управления. Она периодически или по мере надобности выдает соответствующие коррективы на базе

переработки интегральных значений исходной информации

от различных подразделений и служб трубопроводной

системы коммунального хозяйства.

Свойства устройств передачи и переработки информации,

включающие и ЭЦВМ, а также комплексы других техниче­

ских средств АСУ, зависят от требований, которые предъ­ являются к ним сообщениями, подлежащими передаче и пе­ реработке на разных уровнях системы. Известно, что ин­ формация, связанная с работой трубопроводных систем коммунальных хозяйств, может классифицироваться по трем основным принципам: по принадлежности генератора (потребителя) сообщения к АСУ или внешним инстанциям;

по принадлежности сообщения к входу узла управления или

к входу подсистемы; по способу использования сообщения.

Из этой классификации и выявляются требования, предъ­

являемые сообщениями каждого вида к средствам техни­

ческого обеспечения. На основании найденных критериев

выбора быстродействия ЭЦВМ при переработке входных

сообщений, генерируемых источниками периодического и спорадического действия, в первом приближении можно оценить необходимое быстродействие вычислительной ма­ шины, выполняющей функции узла управления в АСУ.

Повышение эффективности переработки информации (входных сообщений) ЭЦВМ может быть достигнуто за счет отбора ее необходимого минимума, достаточного для

успешного управления системой. Для реализации этого

необходимо минимизировать количество информации в сос­ тавных и элементарных потоках, перерабатываемых ЭЦВМ. Минимизация количества информации в составном потоке сводится к . исследованию рациональной точности записи исходных уравнений, описывающих изменение параметров

управляемых процессов, и установлению возможности ис­

пользования приближенных методов их решения, а в эле­

ментарном потоке—к устранению статистической и струк­

турной избыточности информации. Первая обычно обус­ ловливается особенностями статистических характеристик

источника сообщений, а вторая — неодинаковой ценностью смыслового содержания из-за неоднозначности' преобразо­

270

вания различных сообщений звеньями системы АСУ. При

помощи количественных соотношений можно определить

ценность сообщений, которые поступают в ГИВЦ (КИВЦ или РИВЦ) автоматизированной системы (подсистемы) управления. Далее можно рассчитать и эффективность использования сообщений, которая характеризует соот­ ношение ценной и бесполезной информации, перераба­ тываемых ЭЦВМ.

Всегда имеется возможность устранения статистической

и структурной избыточности информации в элементарном

потоке. Известно, что решение такой задачи целесообразно

искать в виде максимально допустимого (по критерию за­ данной погрешности управления) шага дискретизации к квантованию исходных непрерывных сигналов. На осно­ вании анализа требований, предъявляемых каждым сооб­ щением к устройствам и средствам передачи, выбираются средства технического обеспечения для передачи потоков

оперативной и технико-экономической информации в АСУ.

Далее оцениваются точность и достоверность передачи дис­

кретной информации при использовании кода на одно соче­

тание и кода с проверкой четности. Определяется вероят­

ность появления необнаруженной ошибки при передаче

указанных кодов по двоичному симметричному марковско­ му каналу с групповыми ошибками. Из анализа требова­

ний каждого потока к устройствам переработки информа­ ции разрабатываются и функционально описываются блоч­ ные структуры ГИВЦ, КИВЦ и РИВЦ. Выявляются ос­ новные характеристики и ЭЦВМ.

Выбор ЭЦВМ для уровней иерархии управления АСУ должен быть осуществлен таким образом, чтобы управле­ ние подсистемами при децентрализации по некоторой

суммарной оценке было бы не хуже его централизованного

условного эквивалента.

Конкретные задачи управления нередко определяют условия выбора ЭЦВМ. Наряду с этими моментами, свя­ занными с объемом вычислительной работы, решающими в этом выборе являются точность и надежность ЭЦВМ.

Часто все определяется накопительной памятью машины

и ее стоимостью. В смысле этого выгоднее применять более простые и сравнительно дешевые специализированные

устройства, однако границы их применения все более су­

жаются в пользу мощных ЭЦВМ, так как последние бо­ лее гибки и дают больше возможностей для накопления

результатов.

271