Информационные технологии в металлургии (лекция 2)

1.

Информационные
технологии в
металлургии
Лекция 2
Шевченко Е.А.

2.

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА
Информационная система – это человеко-компьютерная
система для поддержки принятия решений и производства
информационных
продуктов, использующая компьютерную
информационную технологию.
Автоматизированная информационная система – это
искусственно созданная
человеком
взаимосвязанная
совокупность средств (в том числе и компьютерных), методов
и персонала, используемых для получения, хранения,
обработки, манипулирования и выдачи информации в
интересах достижения поставленной цели.
2

3.

СТРУКТУРА ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
3

4.

Характеристики информационных систем:
• имеют дело с большими объемами информации, которые во
много раз превышают объем оперативной памяти, вся
информация расположена на устройствах внешней памяти;
• работают в многопользовательском режиме;
• работают в реальном времени. Часто относятся к классу missioncritical applications, то есть приложений, нестабильность работы
которых ведет к серьезным убыткам;
• развиваются постепенно, а не сразу целиком, что повышает
ответственность проектировщика и разработчика;
• обеспечивают «среднее» время ответа для всех пользователей,
причем время ответа существенно не увеличивается при росте
числа одновременно работающих пользователей.
4

5.

Информационная система в общем случае осуществляет
следующие операции:
1)
сбор, первичная обработка и оценка достоверности
информации;
2)
преобразование
информации,
т.е.
возможное
преобразование информации (перекодирование, перезапись);
3) передача информации в пункт хранения;
4) хранение информации;
5) возможная вторичная обработка, когда полученную
информацию нельзя использовать непосредственно;
6)
передача
информации
и
выдача
информации
пользователю (представление информации);
7) компьютерная поддержка принятия решений;
8)
использование информации лицом, принимающим
5
решение, для осуществления задач управления.

6.

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
Автоматизированная система управления (АСУ) – это
человеко-машинная
система,
обеспечивающая
автоматизированный
сбор
и
обработку информации,
необходимой для оптимизации управления в различных сферах
человеческой деятельности.
Особенностью создания цифровой системы промышленного
предприятия
является
необходимость тесной
интеграции
автоматизированных систем управления технологическими
процессами (АСУТП) и автоматизированными системами
управления предприятием (АСУП).
6

7.

Автоматизированные системы управления подразделяют:
1)
автоматизированные
системы
управления
производством (АСУП)
предназначены
для
основных
задач
управления
производственно-хозяйственной деятельностью предприятия в
целом и (или) его самостоятельных частей на основе применения
экономико-математических методов и средств вычислительной
техники.
2)
автоматизированные
системы
управления
технологическими процессами (АСУ ТП)
предназначены для выработки и реализации управляющих
воздействий на технологический объект управления в
соответствии с принятым критерием управления.
7

8.

При построении АСУ ТП используется системный подход.
Данная концепция предполагает:
- нормализацию данных;
- стандартизацию форм обмена информацией;
- гибкие средства, позволяющие объединить различные
аппаратные и программные части АСУТП.
8

9.

ИНФОРМАЦИОННАЯ СТРУКТУРА ПРЕДПРИЯТИЯ
Информационная структура – иерархическая структура, в ней можно
выделить 5 уровней. В основе всей структуры технологический объект
MRP
(Manufacture
Resource
Planning) – планирование ресурсов
производства.
MES (Manufacture Execution System)
–
система
исполнительного
производства.
SCADA (Supervisory Control and
Data Acquisition) – диспетчерское
управление.
Control – локальное управление.
Input/Output – ввод/вывод.
Целью информационной структуры предприятия является информационное
обеспечение технологического процесса, прямое технологическое управление.
9

10.

УРОВНИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
10

11.

. Уровень Input/Output – непосредственно взаимодействует с
объектом. Его задачи:
• Сбор информации с объекта. Измерение величин параметров
объекта с помощью датчиков.
• Результаты измерения этих величин передаются на следующий
уровень Control
Уровень Control. Основная задача – непосредственное
управление технологическим объектом, т.е. изменение
управляющих параметров для достижения желаемых
выходных величин. Для этого АСУТП имеет соответствующие
аппаратные и (программные средства. программируемые
логические контроллеры – ПЛК).
11

12.

АСУТП ОСУЩЕСТВЛЯЮТ СЛЕДУЮЩИЕ ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ:
1. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ФУНКЦИИ
Сбор и обработка информации по состоянию технологического
объекта
2. УПРАВЛЯЮЩАЯ ФУНКЦИЯ
Регулирование (стабилизация технологических параметров, т.е.
поддерживание их заданных значений (например, путём изменения
расхода топлива поддерживается температура печи))
Программное
управление
(значение
технологического
параметра поддерживается таким образом, чтобы обеспечить
выбранный закон изменения регулируемой величины).
Логическое управление (изменяется параметр управления в
соответствии с определёнными логическими правилами).
Оптимальное управление (выработка оптимальных величин
воздействий и поддержание этих величин с помощью регуляторов).
3. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ. (обеспечивают
технологических и программных средств АСУТП)
контроль
12

13.

ПРОГРАММИРУЕМЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ КОНТРОЛЛЕРЫ – ПЛК
Локальные регуляторы вычисляют управляющее воздействие и передаёт
исполнительным механизмам соответствующий сигнал, который превращается
в положение регулирующего органа.
Локальный регулятор- это программа, воспринимающая в качестве входных
величин измеренное датчиком значение технологического параметра и уставку.
Уставка регулятора – то значение величины, которое необходимо поддерживать с помощью регулятора. Значение уставки выбирается на уровне SCADA.
Выходом регулятора является сигнал управления, поступающий на уровень
Output, т.е. на исполнительный механизм, который управляет положением
регулирующего органа.
13

14.

Уровень SCADA
SCADA - система с уровня Control получает информацию о текущих
значениях технологических параметров.
Основная задача уровня SCADA – диспетчерское управление
технологическим процессом. Для этого в составе SCADA систем имеется ряд
специфических средств:
• Средство, позволяющее представить технологический объект наиболее
наглядно (мнемосхемы, на ней в соответствующих точках выводится в реальном
времени текущие значения технологических параметров).
• Модельная система поддержки принятия решений (МСППР). Задача её: на
базе математической модели технологического процесса отыскать оптимальные
управляющие воздействия, которые затем превращаются в уставки локальных
регуляторов.
В состав МСППР входят следующие
необходимые компоненты:
•БД о процессе (составы, режимы).
•Базы моделей.
•Человеко-машинный
интерфейс
–
обращается к БД и базам моделей для
поиска
информации
и
выработки
решений.
14

15.

Уровень MES
На уровне MES собирается информация с многих SCADA систем.
Информация о технологическом процессе, поступающая на
уровень MES, является результатом обобщения: например,
производительность процесса оценивается не по скорости загрузки
шихты в печь в тоннах в час, а рассчитывается как средняя за смену,
сутки и т.п..
На уровне MES рассчитываются материальные и энергетические
балансы, характеризующие всю технологическую схему. На этом же
уровне формируются плановые задания для SCADA систем,
управляющих
отдельными
технологическими
объектами.
Планирование оперативное, рассчитано на краткосрочную
перспективу (суточные, сменные, часовые задания).
15

16.

Уровень MRP
Наиболее высокий уровень – решение стратегических задач
развития предприятий.
Анализ результатов работы предприятия за относительно
долгосрочный период (квартал, полугодие, год).
Определяются критические точки технологии, а так же
технические и экономические решения, которые позволяют
оптимизировать работу предприятия в целом.
Архитектура
современных
информационных
систем
технологических процессов должна удовлетворять требованиям:
• открытости;
• стандартности;
• модульности;
• распределенности.
16

17.

ТРАДИЦИОННЫЙ ПОДХОД СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ПРЕДПРИЯТИЕМ
17

18.

СТРУКТУРИРОВАННЫЙ ПОДХОД СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ПРЕДПРИЯТИЕМ
18

19.

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СВЯЗИ КОМПЬЮТЕРА С ОБЪЕКТОМ
УПРАВЛЕНИЯ
устройства связи с объектом (УСО)
19

20.

20

21.

Построения системы информационной безопасности предприятия
21

22.

22