Введение к работе
Актуальность темы диссертации
Проблема обмена информацией между различными уровнями управления в технических системах достаточно широка и многогранна. В ней имеется целый ряд задач, связанных как с аппаратным обеспечением систем обмена информацией и физическими аспектами создания отдельных элементов систем управления, так и с организацией функционирования систем обмена в целом и ее отдельных компонентов. В связи с расширением я усложнением задач, выполняемых этими системами, усложняется и оборудование, применяемое в этих системах, усложняются и количественно увеличиваются связи между отдельными устройствами. Это приводит к ситуации, когда параметры системы информационного обмена однозначно определяют эффективность функционирования системы в целом. Для достижения ее высокого значения к оборудованию и к связям его частей предъявляются достаточно жесткие требования (по точности, быстродействию, надежности и т.п.). Определение их номенклатуры и численных значений невозможно без учета специфики системы и разработки проблемно- и объекто-ориентированных методов проектирования. Актуальность создания таких методов возрастает при разработке больших технических систем и систем с уникальным оборудованием.
В данной работе выбран один из аспектов этой проблемы, ориентированный на построение приборных интерфейсов для систем автоматизации.
В настоящее время известно несколько подходов к проектированию интерфейсов, рассмотренных в работах Я.А.Хетагурова, А.А.Мячева, Г.Наумана, А.Н.Домарацкого, В.А.Ацюковского, У.Томпкинса, А.Н.Морозевича и других авторов. Однако эти подходы не могут быть применены непосредственно и требуют адаптации с учетом специфики объекта.
Для построения приборного интерфейса систем автоматизации возможно использование различных стандартных (параллельных и последовательных) интерфейсов, но для них характерна большая избыточность программных и аппаратных средств. Предпочтение отдают более простым интерфейсам: интерфейсам с непосредственной передачей сигналов по индивидуальным линиям. Такое предпочтение характерно для производственных систем и, в частности, систем производства изделий оптоэлектроники. Важным фактором оценки правильности этих решений является наличие формализованных средств, позволяющих оценить качество таких интерфейсов,особенно на ранних стадиях их проектирования. Прямое использование известных математических и имитационных моделей для проектирования и исследования приборных интерфейсов АСУ ТП изделий оптоэлектроники затруднено рядом специфических причин, в частности,
2 необходимостью включения линий обмена аналоговой информацией и высокими требованиями к обеспечению их надежности.
В силу этого задача создания моделей и алгоритмов построения приборных интерфейсов, учитывающего специфику объекта и позволяющего сокращать стоимость и сроки проектирования, актуальна.
Решению указанной задачи посвящена диссертационная работа.
Связь работы с крупными научными программами, темами. Направление работы
определено планами научных работ БГУИР в рамках выполнения межотраслевой
республиканской программы 27.01.Р "Информатика", утвержденной
Постановлением СМ БССР N 327 от 16.11.88 г.
Цель работы и задачи исследования. Цель работы состоит в разработке моделей и алгоритмов построения приборных интерфейсов для систем автоматизации, учитывающих специфику объекта и обеспечивающих уменьшение затрат и сокращение сроков проектирования за счет расширения базы формализации.
Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Провести анализ специфики приборных интерфейсов для систем
автоматизации.
2. Разработать модели взаимодействия функциональных подсистем приборных
интерфейсов для систем автоматизации при различных способах организации
информационного обмена, позволяющих учитывать специфику приборных
интерфейсов данного типа и формализовать задачи анализа и синтеза его
характеристик.
-
Разработать модели внутренних структур функциональных подсистем и критерии доя исследования технико- экономических показателей, позволяющих построить более полные модели, адекватные исследуемому объекту.
-
Разработать алгоритмы построения приборных интерфейсов для систем автоматизации, позволяющие на основе построенных моделей приборных интерфейсов формализовать логику выполнения процедур проектирования.
5. Разработать математическое и программное обеспечение доя автоматизации
расчетов характеристик приборных интерфейсов для систем автоматизации,
ориентированных на построение АРМ.
Методы исследования. Методы исследования базируются на методах информационного описания объектов, математическом моделировании, элементах схемотехники, теории систем массового обслуживания и системной методологии промышленного исследования технологических объектов.
Научная новизна. Научная новизна заключается в следующем: 1. В модели взаимодействия функциональных подсистем приборных интерфейсов впервые учтено распределение их производительности и расширен набор учитываемых показателей функциональных подсистем.
2. В модели внутренних структур функциональных подсистем приборных
интерфейсов на основе учета различных способов организации обмена и
расширенного набора параметров установлена взаимооднозначная связь их
значений с технико- экономическими показателями приборного интерфейса.
3. Алгоритмы построения приборных интерфейсов для систем автоматизации на
основе построенных моделей (пп.1,2) формализуют логику выполнения процедур
проектирования.
Практическая значимость полученных результатов
1. Модель взаимодействия функциональных подсистем приборных интерфейсов
для систем автоматизации позволяет распределять ресурсы системы для повышения
эффективности системы.
2. Модель внутренних структур функциональных подсистем приборных
интерфейсов для систем автоматизации позволяет оптимизировать технико-
экономические показатели функциональных подсистем приборных интерфейсов с
учетом различных способов организации обмена.
3. Алгоритмы построения приборных интерфейсов для систем автоматизации
позволяют существенно сократить время проектирования, учесть специфику
приборных интерфейсов и вести целенаправленный поиск вариантов их построения.
Экономическая значмшстъ полученных результатов. Результаты проведенных исследований нашли практическое применение в следующих разработках, выполненных при непосредственном участии автора:
1. Приборный интерфейс системы "Уран-Микро" для контроля параметров
оптических деталей в составе АСУ ТП изделий отоэлектроники на заводе "Эпос".
-
Автоматизированная система обработки сообщений "Алеся" в ПКФ "Тодес".
-
Система автоматизации производственной деятельности ПКФ "Реста".
-
Семейство приборов в ООО "НСИ".
-
Лабораторный практикум по курсу "Системы и сети телеобработки данных" для студентов специальности "Автоматизированные системы управления" в БГУИР.
Использование результатов работы позволило уменьшить избыточность приборных интерфейсов, повысить качество и сократить сроки их проектирования. Основные положения диссертации, выносимые на защиту
1. Модель взаимодействия функциональных подсистем приборных интерфейсов
при различных способах организации информационного обмена, представляющая
собой систему аналитических зависимостей показателей приборных интерфейсов от
показателей функциональных подсистем, учитывающая специфику объекта
проектирования.
2. Модель внутренних структур функциональных подсистем приборных
интерфейсов, представляющая собой систему аналитических зависимостей
показателей функциональных подсистем от технических параметров этих подсистем
и стоимостных показателей, учитывающая специфику объекта проектирования.
3. Алгоритмы построения приборных интерфейсов для систем автоматизации, формализующие логику выполнения процедур их проектирования.
Апробация результатов диссертации. Основные положения диссертационной работы обсуждались на Всесоюзной НТК "Управление эффективностью производства с применением экономико- математических методов и АСУ" (Москва, 1989), III Всесоюзном симпозиуме "Перспективы развития вычислительных систем" (Рига, 1989), VII Всесоюзной НТК "Проблемы, задачи и опыт применения технологий разработки и внедрения прогрессивных средств и АСУ ТП" (Черновцы, 1990), II Всесоюзной НТК "Контроль, управление и автоматизация в современном производстве" (Минск, 1990), Научной конференции БГУИР (Минск, 1994), Международной математической конференции "Проблемы математики и информатики" (Гомель, 1994).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе 11 статей, 1 лабораторный практикум, 2 авторских свидетельства.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Материал изложен на 125 страницах машинописного текста (основной текст - 98 страниц), содержит 28 рисунков, 12 таблиц, 4 приложения, библиографию из 128 наименований.