Лекции по «Информационным технологиям в металлургии»

>    

    Еще одна функция любого статистического пакета – множественная регрессия, когда функция y зависит  от множества величин.

    Планирование  эксперимента и обработка данных планированного эксперимента.

    Статистические  пакеты содержат очень развитые средства графического взаимодействия с пользователем: результаты могут быть представлены  графически, построение доверительных интервалов тоже отображаются на этих графиках.

    В любом статистическом пакете предусмотрены  очень мощные средства поддержки пользователей, например, в пакете Stat graphics существует средство Stat Advisor, представляющее собой экспертную систему. Для пользователей, недостаточно знакомых с приемами статистической обработки информации, такая система оказывает большую помощь.

    Также существует экспертная система ״консультант плюс״ – для юристов. 

    Специализированные  пакеты для управления технологическими процессами.

    Программное обеспечение АСУТП для управления технологическими процессами должно обеспечить  сбор данных о состоянии технологического процесса, некоторую обработку этих данных  для выработки решения по управлению объектом и программные средства, позволяющие реализовать принятое решение при управлении объектом.

1. программы этого типа должны обладать повышенной надежностью.
2. важное требование – быстрое время реакции.
3. программные средства  должны обладать многозадачностью(параллельно решаются несколько задач), таким образом, требуется ОС реального времени, работающие по прерываниям от источников информации.

    В информационных системах основная работа по обработке информации сосредоточена на уровне SCADA (диспетчер). Для разработки SCADA систем существуют специализированные пакеты прикладных программ.

    Главные функции SCADA систем:

1. отображение управляемого технологического процесса в наиболее удобном для восприятия виде (мнемосхема).

2. измерение и отображение  величин технологических параметров.
3. аварийная сигнализация.
4. обеспечение общего уровня процессом (объектом). Во-первых, это выработка управляющих воздействий на основе модельной поддержки принятия решений.

    Программные средства, входящие в состав SCADA системы позволяют изменять величины управляющих воздействий персоналу, который ведет технологический процесс. Программно - аппаратные средства АСУТП позволяют управлять положением регулирующих органов дистанционно с рабочего места оператора, ведущего процесс.

5. ведение архива информации (хранение ≥ 1год).

 

    Средства  разработки программ для управления технологическими процессами.

    Для разработки SCADA систем существует несколько распространенных пакетов прикладных программ:

• Genesis
• Win CC
• Base Star

    Пакет Genesis.

    Американской  фирмы Iconics, первая версия 1986 год. На основе пакета разработаны SCADA системы для предприятий алюминиевой промышленности: выщелачивание боксита, декомпозиция, спекание, электролиз.

    На  сегодняшний день пакет стандартный в области АСУТП. Работает в ОС Windows. На основе пакета могут создаваться АСУТП различного масштаба от отдельного технологического объекта до предприятия.

    Genesis – интегрированный пакет, в составе которого несколько основных приложений:

• Graph Worx 32
• Trend Worx 32
• Alarm Worx 32

    Graph Worx 32 – система визуализации и диспетчерского управления технологическими процессами. Имеется мощная библиотека и инструментальные средства для создания мнемосхем любых технологических процессов. Мы можем создавать мнемосхемы для того технологического процесса, которым хотим управлять, на ней можем отображать значения регулируемых параметров и т.д.

    В библиотеке изображений, входящих в это приложение, содержатся практически все элементы технологических процессов: печи различных типов, автоклавы, электролизеры. На мнемосхеме отображаются связи; входят в состав библиотеки изображений (конвейеры различных типов, трубопроводы, вентили, задвижки и т.д.).

    При разработки мнемосхемы эти объекты  могут быть изменены желаемым образом (масштабирование, поворот изображений и т.д.). Кроме того, в приложении имеются средства деловой графики: диаграммы и графики различных типов.

    Trend Worx 32 – многооконное приложение, выполняющее следующие основные функции:

1. вывод измеряемых параметров на мнемосхему в реальном времени. Представление контролируемой информации в реальном времени в графической форме в виде линий – трендов. Тренд показывает зависимость контролируемого параметра от времени, с помощью тренда можно проследить изменение параметров в определенное время.
2. архивация параметров технологического процесса и ведение БД.
3. статистическая обработка результатов измерений на реальном технологическом объекте в силу действия случайных величин результаты измерений всегда ״отягощены ошибкой״.

    

    Alarm Worx 32 – мультимедийное приложение, его основные функции:

1. оповещение персонала об обнаруженных аварийных ситуациях.
2. рассылка электронных сообщений в случае аварийных ситуаций.
3. это средство позволяет разрабатывать в составе SCADA системы программы, позволяющие контролировать действия персонала в случае аварийной ситуации.

    Кроме перечисленных функций Genesis обеспечивает создание развитой системы администрирования и управление правами доступа в соответствии с должностными обязанностями персонала.

    Таким образом, применение подобных пакетов разработки SCADA систем – это пример информационных технологий для создания информационных технологий управления технологическими объектами. 

    Базы  данных (БД).

    Современный технологический процесс предполагает измерение большого количества технологических параметров, обработку получаемой информации, принятие решения по управлению технологическими процессом и реализацию с помощью аппаратных средств. Чем больше развита технология, тем больше количество информации образуется в единицу времени.

    БД  предназначены для хранения больших  объемов информации, сопровождающей технологические процессы. По мере увеличения количества информации для  ее обработки на определенном этапе развития технологии начали применять компьютеры. На этом этапе вырабатывается традиционный подход хранения и обработки информации.

    Для обработки информации о технологическом  процессе используются прикладные программы. Любая прикладная программа создается для решения определенных задач. Рассмотрим приложения для мастера, ведущего технологический процесс, задачи:

• управление загрузкой
• управление тепловым режимом
• управление дутьем, топливом.

    Для решения этих задач требуются  определенные данные: состав материалов, соотношения масс, объемов и т.д.

    Приложения  для сотрудников отделов, задачи:

• учет сырья
• учет продукции
• учет топлива

    Нужны сведения: составы, массы и т.д.

    Приложения  для главного инженера, задачи:

• оптимальное управление несколькими технологическими аппаратами

    Каждое приложение использует данные, которые хранятся в соответствующих файлах, таким образом, при традиционном способе хранения, обработки информации возникают специфические недостатки:

1. избыточность данных – одни и те же данные хранятся в файлах, созданных различными прикладными программами.
2. проблема непротиворечивости; при таком хранении данных нет гарантии, что во всех файлах хранится информация об одинаковых составах шихтовых материалов; данная проблема связана с избыточностью данных.
3. ограниченная доступность данных; каждое приложение может создать данные в своем формате; чем больше количество файлов, содержащих информацию, тем больше времени для поиска информации в этих файлах; если необходимо чтобы приложения работали с файлами различных типов нужно предпринимать решения.

    В настоящее время традиционный способ хранения информации вытесняется технологиями БД. Применение этих технологий решает вышеупомянутые проблемы. Основная идея технологии БД: база создается как структура, доступная для многих приложений, любые данные хранятся в одном месте.

    БД – это организационная структура предназначенная для хранения информации. Информация размещается в базе в соответствии с логической структурой БД. Даже если в БД нет никакой информации, есть пустая логическая структура. Бумажной аналогией БД является ежедневник.

БД используют объекты следующих типов:

1. таблицы
2. формы
3. отчеты
4. запросы

    Основным объектом БД являются  таблицы. В простейшем случае таблица представляет собой двумерную структуру. Логическая структура БД тождественна структуре ее таблиц. Таблица – совокупность строк и столбцов. Вся строка представляет собой запись. Любой столбец – поле записи. Таким образом, любая запись БД – совокупность полей. Поле записи определяет групповые средства данных, которые в нем содержатся. Таким образом, поля БД имеют ряд свойств:

• Имя поля – заголовок столбца, используется при автоматизированном поиске информации.
• Тип поля – определяет тип данных, которые хранятся в соответствующем поле записи.
• Размер поля.
• Формат поля определяет способ форматирования данных в любом поле.
• Значение по умолчанию – в пустой БД.

    Тип данных может быть различным: числовой; текстовый (текст 2⁸=256 символов); мемо (текстовое поле – содержит ссылку, 2¹⁶=65535 символов); денежный тип; счетчики (может быть записано только неповторяющееся целое число – служат для нумерации); логический (содержат дискретные значения).

    Следующим типом объектов является запросы. Они служат для извлечения информации из БД и выдачи ее пользователю. С помощью запросов пользователь обращается  к таблицам БД и осуществляет поиск нужной информации. Поиск информации осуществляется путем сортировки и фильтрации. Фильтрация предполагает, что над содержимым поля записи проводятся определенные логические действия.

    Условие запроса     Содержимое поля

                          А = В

                      А > В

                      А < В

                     . . . . .

    В процессе поиска можно просматривать  содержимое не одного, а нескольких полей. Для создания запросов в любой СУБД имеется соответствующий интерфейс.

    Запрос  в результате поиска выбирает информацию в соответствии с условиями поиска и создает временную таблицу (результирующую таблицу) поиска.

    Формы служат для ограничения доступа к БД и предоставление возможности пользователю в соответствии с его полномочиями для ввода информации в БД. С этой целью для каждого типа пользователей создаются свои формы. Форма является ״посредником״ между пользователем и таблицей БД.