Введение к работе
Актуальность темы. Неотъемлемой чертой развитых государств
является способность к разработке и производству изделий высокой
технологии, среди которых одно из ведущих мест занимает электронная
техника. Успех электроники в значительной мере определяет
технологические достижения многих отраслей промышленности, в
которых все шире применяются системы автоматизированного управления
технологическими процессами (АСУ ТП). Аппаратные средства АСУ ТП
реализуются на микропроцессорных наборах, больших (БИС) и
сверхбольших интегральных схемах (СБИС). Высокая стоимость
технических средств АСУ ТП определяется преимущественно этапами
проектирования и разработки, которую удается снизить за счет систем
автоматизированного проектирования (САПР). Ни одна из
микропроцессорных систем АСУ ТП не будет работать в реальном масштабе времени без реализации алгоритмов управления программными и микропрограммными автоматами. В настоящее время широко используется принцип модульного конструирования технических средств АСУ ТП из микропроцессоров, интерфейсов, контроллеров и типовых БИС Единственная подсистема, которая связывает все эти интегральные узлы и блоки в информационно- управляющую систему (ИУС), является подсистема управления. Автоматы обеспечивают правильное функционирование ИУС АСУ ТП. Обеспечение безотказности и высокой степени готовности ИУС требуют решения вопросов оптимизации структурной организации автоматов и устройств встроенного контроля, выбора рациональных соотношений программной и аппаратной частей реализации, снижения энергопотребления, стоимости и др. Структурная оптимизация автоматов управления в АСУ ТП становится самостоятельной задачей и является на сегодня актуальной в научном и
практическом плане, несмотря на развитие и применение типовых решений современной микропроцессорной техники. Работа выполнялась в соответствии с координационным планом Академии наук и в соответствии с целевыми комплексными программами "Микропроцессоры и микроЭВМ", "Датчик", "Системы автоматизации проектирования", специальными постановлениями Совета Министров СССР (Комплексная программа ГКНТ № 474 ( 250) 133 от 12.12.1980). В соответствии с постановлением правительства Российской федерации от 8 ноября 2001 № 779 с дополнениями от 13. XI. 2002 № 816 "Национальная технологическая база на 2002 - 2006 годы" исследования относятся к программе "Технологического перевооружения отечественной промышленности на основе передовых технологий" в области "Технологии информационных систем" соответствующих приоритетному направлению науки, технологии и техники Российской Федерации "Космические и авиационные технологии", "Новые транспортные технологии", "Перспективные вооружения, военная и специальная техника", " Производственные технологии".
Целью работы являются разработки'
методик структурного синтеза автоматов управления технологическими процессами;
методов динамического контроля автоматов управления,
методов проектирования автоматов управления неординарными коммутаторами технических средств АСУ ТП.
Методы исследования базируются на теории графов, абстрактной и структурной теории автоматов, положений технической диагностики и системного анализа. В работе сочетаются как формальные, так и содержательные подходы. В исследовательском и практическом плане задача заключалась'
в научном анализе современных методов проектирования автоматов управления по заданным схемам алгоритмов;
в поиске рациональных способов структурной организации автоматов, допускающих применение БИС меньшей сложности (с малым энергопотреблением и более высоким уровнем надежности);
в построении необходимых для внедрения в промышленности надежных
самоконтролируемых устройств управления технологическими процессами, стендами контроля и информационно-измерительными системами АСУ ТП.
Научная новизна работы определяется следующими положениями: дан системный анализ организации и методов структурного синтеза автоматов для АСУ ТП на основе исследования основных публикаций (преимущественно отечественных) с 60- х годов по 2002 г;
исследованы методы структурного синтеза автоматов АСУ ТП через декомпозицию алгоритма управления с объединением логических условий;
предложена методика динамического контроля автоматов управления, основанная на специальном кодировании памяти автомата и использовании типовых аппаратных средств регистрации ошибки;
предложен метод синтеза автоматов для алгоритмов управления АСУ ТП с несколькими последовательностями операторов, основанный на использовании взаимодействия двух автоматов с динамическим контролем
по функциям переходов и функциям реберного покрытия графов ,
переходов; (
развита методика проектирования управления неординарными многоступенчатыми коммутаторами, основанная на системном анализе структурной организации коммутатора.
Практическая значимость полученных результатов заключается в создании нового подхода для анализа и структурного синтеза автоматов управления АСУ ТП и специальными системами новой техники,
позволяющего реализовать автомат в виде единой схемы ПЛИС, ПЛМ
или ПЗУ с минимальной часіью нетипового оборудования.
Достоверность результатов подтверждается
- результатами теоретических расчетов по типовым методикам;
-патентной экспертизой ВНИИ1Т1Э;
/ -результатами практического внедрения ряда управляющих устройств в
АСУ ТП промышленных предприятий.
Апробация работы проводилась на ежегодных научных і
конференциях Восточно - Сибирского технологического института (1980-
1990гг.) и Йркуіского института инженеров железнодорожного
транспорта (1994 - 2003 гг.), на международной конференции "Измерение
и контроль при автоматизации производственных процессов" (Барнаул,
1988г.), на II Всесоюзном симпозиуме "Методы и программы оптимизации
на графах и сетях" (1988г., Новосибирск), на Всероссийской конференции
"ТрансибВУЗ 2000" (Омск, 2000 г.), на областном научно-техническом
семинаре "Информационные технологии в образовании и науке" (Иркутск,
2003), на Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы
повышения боевой готовности, боевого применения, технической
эксплуатации и обеспечения безопасности полетов летательных аппаратов
с учетом климатогеографических условий Сибири, Забайкалья и Дальнего
Востока» (Иркутск,2003) и Всероссийской научной конференции
> "Математические и информационные технологии в энергетике, экономике,
экологии" (Иркутск, 2003)
Результаты внедрения. Структурные схемы ИУС и автоматов управления АСУ ТП нашли применение в инженерной практике проектирования ряда образцов новой техники в НИИ и промышленных организациях России: НПО "Восток", НПО "Союз", НПО "Алтай", Улан-Удэнского приборостроительного объединения, Восточно - Сибирской железной дороги и некоторых других организаций и в учебном процессе
Иркутского государственного университета путей сообщения для специальностей "Информационные системы" "Микропроцессорные информационно-управляющие системы", " Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожЕіом транспорте".
Публикации. По теме диссертации опубликовано 23 работы, в том числе 2 авторских свидетельства на изобретения, 7 работ в едином авторстве. В работах с соавторами соискателю принадлежит 40 - 60 % результатов.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения. Работа содержит 100 страниц текста, 53 рисунка, 20 таблиц и список литературы из 209 наименований.
