Strict Standards: Only variables should be passed by reference in /var/www/spimash_new/data/www/spimash.ru/engine/modules/functions.php on line 805 Strict Standards: Only variables should be passed by reference in /var/www/spimash_new/data/www/spimash.ru/engine/modules/functions.php on line 806 Deprecated: mysql_escape_string(): This function is deprecated; use mysql_real_escape_string() instead. in /var/www/spimash_new/data/www/spimash.ru/engine/classes/mysqli.class.php on line 150 Deprecated: mysql_escape_string(): This function is deprecated; use mysql_real_escape_string() instead. in /var/www/spimash_new/data/www/spimash.ru/engine/classes/mysqli.class.php on line 150 Deprecated: mysql_escape_string(): This function is deprecated; use mysql_real_escape_string() instead. in /var/www/spimash_new/data/www/spimash.ru/engine/classes/mysqli.class.php on line 150 Deprecated: mysql_escape_string(): This function is deprecated; use mysql_real_escape_string() instead. in /var/www/spimash_new/data/www/spimash.ru/engine/classes/mysqli.class.php on line 150 Strict Standards: Only variables should be passed by reference in /var/www/spimash_new/data/www/spimash.ru/index.php on line 98 Экзамен по АТПП - 4 курс
.: Навигация

.: Кафедры
  • Машины и технология литейного производства
  • Машины и технология обработки металлов давлением
  • Химии
  • Технологии металлов и металловедения
  • Электротехники, вычислительной техники и автоматизации
  • Теоретической механики
  • Теории механизмов и машин
  • Кафедра технологии машиностроения
  • Сопротивление материалов и теории упругости
  • Триботехника
  • Турбиностроение и средства автоматики
  • Высшей математики
  • Менеджмента
  • Экономики и предпринимательства
  • Истории и общей экономической теории
  • Философии
  • Безопасности жизнедеятельности и промышленной экологии

    .: Авторизация
    Логин
    Пароль
     
    .: Голосование

    Корочка нужна
    Без образования никуда
    От армии кошу



    .: Самые читаемые
    » Культура России 18 века
    » Курсовая работа по ТАУ - 4 курс
    » Реферат по истории "Культура 18 века России"
    » Реферат по истории "Первая мировая война 1914-1918 года" - 1 курс
    » Реферат по экологии "Общие экологические проблемы городов мира."
    » Роль знаний в жизни индивида
    » Курсовой проект по "Детали машин" - 4 курс
    » Пример отчета по практике
    » Общая химия. Основные классы неорганических соединений.
    » Шпоргалка по истории "все основные даты" - 1 курс
    » Курсовая работа по "ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЁТ НАДЁЖНОСТИ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ"
    » Основные законы химии
    » КУРСОВАЯ РАБОТА: Кадровые стратегии организации
    » Как правильно самому написать реферат
    » МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТРЕХФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
    » Исторические даты. История за 1 курс.
    » Курсовая работа по "Токарные и токарно-винторезные станки"
    » Химическая кинетика и равновесие.
    » Курсовой проект по надежности "НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ"
    » Шпоргалки по истории
    » ТСА Лекция. Технические средства систем автоматизации
    » Все уроки по английскому языку ( юниты unit )
    » Курсовой проект - Автоматизированный электропривод
    » Химия. Таблица кислот.
    » Конспект история техники. Весь констпект.

    .: Спонсоры проекта


    .: Архив
    Июль 2011 (1)
    Январь 2010 (1)
    Декабрь 2009 (1)
    Июль 2009 (45)
    Июнь 2009 (38)
    Май 2009 (41)
    Апрель 2009 (42)
    Март 2009 (40)
    Февраль 2009 (41)
    Январь 2009 (47)
    Декабрь 2008 (47)
    Ноябрь 2008 (48)
    Октябрь 2008 (42)
    Сентябрь 2008 (45)
    Август 2008 (45)
    Июль 2008 (44)
    Июнь 2008 (44)
    Май 2008 (48)
    Апрель 2008 (47)
    Март 2008 (47)
    Февраль 2008 (47)
    Январь 2008 (45)
    Декабрь 2007 (41)
    Ноябрь 2007 (51)
    Октябрь 2007 (47)
    Сентябрь 2007 (39)
    Август 2007 (49)
    Июль 2007 (44)
    Июнь 2007 (41)
    Май 2007 (42)
    Апрель 2007 (35)
    Март 2007 (37)
    Февраль 2007 (31)
  •  

    Поиск по сайту:

    Экзамен по АТПП - 4 курс
    Раздел: Материалы » Экзамены, билеты, шпоры | 1 02 08 | Автор:Виталий | просмотров: 12813 | печать
     (голосов: 3)



    .: Интересное
  • Экзаменационные вопросы по АТПП - 4 курс
  • Экзаменационные вопросы по ИСПУ - 4 курс
  • ТСА Лекция. Технические средства систем автоматизации
  • ЛВС.
  • Экзамен ТСАУ

  • АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ

    ЛИТЕРАТУРА

    1. Основы автоматизации машиностроительного производства: Учеб. для машиностроит. спец. вузов / Е. Р. Ковальчук, М. Г. Косов, В. Г. Митрофанов и др.; под ред. Ю. М. Соломенцева. – 2-е изд., испр. – М.: Высш. шк., 1999. – 312 с.
    2. Проектирование автоматизированных участков и цехов: Учеб. для машиностроит. спец. вузов/ В. П. Вороненко, В. А. Егоров, М. Г. Косов и др.; Под ред. Ю. М. Соломенцева. – 2-е изд., испр. – М.: Высш. шк., 2000 – 272 с.
    3. Капустин Н. М., Дьяконова Н. П., Кузнецов П. М. Автоматизация машиностроения: Учеб. для втузов /Под ред. Н. М. Капустина. - М.: Высшая школа, 2002. – 223 с.
    4. Корытин А. М., Петров Н. К., Радимов С. Н., Шапаров Н. К. Автоматизация типовых технологических процессов и установок: Учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1988 – 432 с.
    5. Автоматизация производственных процессов в машиностроении: Учеб. для втузов / Н.М. Капустин, П.М. Кузнецов, А.Г. Схиртладзе, и др.; Под ред. Н.М. Капустина. – М.: Высш. шк., 2004. – 415 с
    6. Комплексная автоматизация в машиностроении: Учебник для студ. высш. учеб. заведений / Н.М. Капустин, П.М. Кузнецов, Н.П. Дьяконова; Под. ред. Н.М. Капустина. – М.: Издательский центр "Академия", 2005. – 368 с.



    ГЛАВА 1. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС В МАШИНОСТРОЕНИИ

    1.1. Основные определения и задачи автоматизации производства

    Механизацией производственного процесса (ПП) называют применение энергии неживой природы в ПП или его составных частях, полностью управляемых людьми, и осуществляемое в целях сокращения трудовых затрат, улучшения условий производства.
    Автоматизацией ПП называют применение энергии неживой природы в ПП или его составных частях для их выполнения и управления ими без непосредственного участия людей. Различают 3 уровня автоматизации:
    1) Частичная автоматизация ограничивается автоматизацией отдельных операций технологического процесса (ТП), например, с использованием станков с ЧПУ.
    2) Комплексная автоматизация – это автоматизация ПП с использованием автоматических систем машин: автоматических линий (АЛ), гибких производственных систем (ГПС).
    3) Полная автоматизация – высшая степень автоматизации, при которой все функции контроля и управления производством управляются автоматами.
    Степень автоматизации определяется необходимой долей участия оператора в управлении этим процессом. Чем меньше это время, тем выше степень автоматизации.
    Автомат – самостоятельно действующее устройство или совокупность устройств, выполняющих по заданной программе без непосредственного участия человека процессы получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов и информации.
    Последовательность выполняемых автоматом запрограммированных действий называют рабочим циклом. Если для возобновления рабочего цикла требуется вмешательство человека, то такое устройство называется полуавтоматом.
    Процесс, оборудование или производство не требующие присутствия человека в течение определенного промежутка времени для выполнения ряда повторяющихся рабочих циклов, называют автоматическим. Если часть процесса выполняется автоматически, а другая часть требует присутствия оператора, то такой процесс называется автоматизированным.
    Под безлюдным режимом работы понимают такую степень автоматизации, при которой станок, производственный участок, цех или весь завод могут работать автоматически в течение одной производственной смены (8ч) в отсутствие человека.
    Преимущества автоматических производственных систем:
    1) высокое быстродействие;
    2) стабильно высокое качество продукции;
    3) возможность работы в тяжелых, вредных и опасных для человека условиях
    4) экономичное использование материалов и энергии.
    Повышение производительности труда при автоматизации достигается:
    1) более полным использованием календарного времени: автомат 365 х 24 = 8740 часов; человек 2550 часов, т.е. 30%.
    2) повышение скорости протекания процессов;
    3) вследствие высвобождения обслуживающего персонала.
    Автоматическое производство нуждается в более квалифицированном, технически грамотном обслуживании.

    1.2. Основные характеристики производственного процесса

    1) Вид продукции характеризуется её назначением, конструкцией, показателями качества.
    2) Количество продукции определяется объемом её выпуска в год и серией – кол-вом изделий, выпускаемых по неизменным чертежам.
    3) Качество ПП характеризуется точностью изделий, получаемых в результате обработки и сборки, точностью обеспечения требуемых свойств материалов.
    4) Производительность ПП определяется числом изделий, выпускаемых в единицу времени при условии полной загрузки оборудования. В поточном пр-ве производительность П измеряется величиной, обратной такту выпуска
    5) Степень автоматизации ПП оценивается отношением времени автоматической работы к рассматриваемому периоду времени. Различают цикловую (к времени цикла), рабочую (к штучному времени) и эксплуатационную (к расчетному времени) степени автоматизации.
    6) Гибкость ПП или оборудования – это их способность к переналадке, например при смене объекта производства. Одним из способов комплексной оценки гибкости является способ экономической оценки по формуле , где П – затраты на переналадку, руб.; А – амортизационные отчисления. Если П=0, то Г=100% т.е. идеально гибкое пр-во не требует затрат на переналадку. Если П=А, то Г=0. Гибкость достигается применением универсального быстропереналаживаемого оборудования.
    7) Эффективность ПП отражает степень уменьшения затрат на производство изделия. Является результирующим показателем, зависящим от производительности, гибкости и степени автоматизации ПП.

    1.3. Потоки и связи в интегрированном производстве

    ПП и ТП характеризуются наличием целенаправленных потоков предметов: материалов, заготовок, деталей, инструментов, отходов и т.д. Для организации и управления предметными потоками необходима информация о наличии и местонахождении материалов, инструментов, режимах обработки, траектории инструментов и т.д.
    Автоматизация производства заключается в автоматизации предметных и информационных потоков. Автоматизация предметных потоков осуществляется с применением автоматических транспортных систем, автоматических складов, автоматического технологического оборудования: станков, роботов. Автоматизация информационных потоков осуществляется установкой датчиков, средств передачи, преобразования и использования информации.
    Для автоматизации действующего производства необходимо:
    1) проанализировать потоки предметов и информации;
    2) выбрать из числа имеющихся или установить новые средства автоматического обеспечения потоков;
    3) обеспечить функционирование и взаимодействие предметных и информационных потоков
    Для осуществления ПП в автоматическом режиме необходимо соединить размерные, временные и информационные связи в единую систему и реализовать их с помощью аппаратных и программных средств.

    1.4. Стандарты управления качеством промышленной продукции

    Международные стандарты ISO 9000 разработаны для управления качеством продукции, их дополняют стандарты серии ISO 14000, отражающие экологические требования к производству и промышленной продукции.
    Существует 2 подхода к контролю качества:
    1) Традиционный - измерение показателей качества в ОТК и выбраковке непригодных изделий.
    2) Контроль не самих изделий, а проектных процедур и ТП, используемых при создании изделий. Такой подход более эффективен: меньше затрат на контроль и благодаря предупреждению появления брака снижает производственные издержки. Этот подход положен в основу стандартов ISO 9000, приятых ISO в 1987 г. и проходящих корректировку приблизительно каждые пять лет.
    Определение качества ISO 9000 (ГОСТ 15467-79): качество продукции – это совокупность свойств продукции, обусловливающих её пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с её назначением.
    В ISO 9000 вводится понятие системы качества (QS – Quality System) под которой понимают документальную систему с руководствами и описаниями процедур достижения качества. Система качества представляет совокупность трех слоев документов:
    1) описание политики управления для каждого системного элемента;
    2) описание процедур управления качеством (что, где, кем и когда должно быть сделано);
    3) тесты, планы, инструкции и т.п.

    Стандарты серии ISO 9000 делятся на первичные, вторичные и поддерживающие.
    1) Первичные стандарты делятся на внутренние и внешние.
    Внутренние стандарты описывают мероприятия по управлению качеством внутри компании.
    Внешние стандарты описывают требования, соблюдение которых гарантирует качество при выполнении контрактов с внешними заказчиками. Содержат 20 основных требований к качеству, разделенных на группы, относящиеся к производству, транспортировке, постпроизводственным операциям, документации, маркетингу.
    ISO 9001 (ГОСТ Р ИСО 9001-96) – модель качества, достигаемого при проектировании, производстве, обслуживании;
    ISO 9002 (ГОСТ Р ИСО 9002-96) – сокращенная модель ISO 9001 (без процессов проектирования);
    ISO 9003 (ГОСТ Р ИСО 9003-96)– модель качества при финальном тестировании продукции.
    2) Вторичные стандарты включают в себя:
    ISO 9000 – основные понятия, руководство по применению ISO 9001;
    ISO 9004 – элементы систем управления качеством.
    3) Поддерживающие стандарты предназначены для развития и установки систем качества:
    ISO 10011 – аудит, критерии для аудита систем качества;
    ISO 10012 – требования для измерительного оборудования;
    ISO 10013 – пособие для развития руководств по управлению качеством.

    В настоящее время разработана новая серия стандартов ISO 9000:2000 (Системы управления качеством).
    Сертификация предприятий по стандартам ISO 9001–9003 выполняется уполномоченной внешней организацией. Наличие сертификата качества – одно из важных условий для успеха коммерческой деятельности предприятий.

    1.5. Современная концепция автоматизированных систем управления производством

    Интегрированная система автоматизации предприятия может быть представлена в виде 5-уровневой пирамиды [СТА,97 №1].

    4. Управление предприятием (АСУП) (MRP, MRPII,ERP, CSRP)
    3. Управление производством (цехом) (MES)
    2. Диспетчерское управление (SCADA)
    1. Непосредственное управление (Control)
    0. Ввод/вывод (I/O)

    Эту модель можно упрощать, объединяя любые два смежных уровня. В соответствии с современной идеологией децентрализации задачи оперативного управления решаются на нижних уровнях системы, что позволяет повысить быстродействие системы и разгрузить ЛВС. На верхние уровни управления возлагаются задачи стратегического планирования производства, сбор и обработка информации о технологическом процессе, подготовка отчетной документации.

    0. Уровень ввода/вывода (I/O). Включает набор датчиков и исполнительных устройств, встраиваемых в конструктивные узлы технологического оборудования и предназначенных для сбора первичной информации и реализации управляющих воздействий.

    1. Уровень непосредственного управления технологическими процессами (Control). Требования:
    1) предельно высокое быстродействие / режим реального времени (с тактами от 10 мс до 1с);
    2) предельная надежность (на уровне технологического оборудования);
    3) возможность встраивания в оборудование;
    4) возможность автономной работы при отказе комплексов управления верхних уровней;
    5) возможность функционирования в цеховых условиях.
    Реализуется с помощью ПЛК, УСО, РС-контроллеров и промышленных сетей.

    2. Уровень диспетчерского управления (SCADA). Предназначен для отображения данных о ТП и оперативного управления с участием диспетчера. Функции:
    1) обмен данными с контроллерами (типовой такт обмена 1 с);
    2) выполнение алгоритмов "медленного" управления (с тактом свыше 1 с);
    3) диспетчерское наблюдение за ТП по его графическому отображению (мнемосхеме или виртуальному пульту управления) на экране в реальном масштабе времени;
    4) хранение и дистанционная загрузка управляющих программ в контроллеры;
    5) синхронизация и групповое управление технологическим оборудованием;
    6) ведение единой базы данных ТП в реальном времени;
    7) контроль работоспособности оборудования первого уровня, реконфигурация комплекса для различных режимов, в т.ч. переход на резервную схему в случае отказа основной;
    8) связь с третьим уровнем.
    Реализуется с помощью промышленных или персональных компьютеров и SCADA-систем, объединенных в ЛВС типа Ethernet (см. курс ИСПУ).

    3. Уровень управления производством (MES - Manufacturing Execution Systems).
    Обеспечивает оптимизацию управления ресурсами цеха как единого организационно-технологического объекта по заданиям, поступающим с верхнего уровня.
    Функции:
    1) обработка информации о ходе изготовления продукции в различных цехах,
    2) управление производственными и людскими ресурсами в рамках ТП,
    3) планирование и контроль последовательности операций ТП,
    4) управление качеством продукции,
    5) хранение данных о материалах и продукции по технологическим подразделениям,
    6) техническое обслуживание производственного оборудования,
    7) связь второго и четвертого уровня.
    Реализуется серверами в ЛВС предприятия. Пример: BASEstar (DEC).

    4. Уровень управления предприятием (АСУП) (планирования) (MRP, ERP). Предназначен для автоматизации планирования производства, финансовой деятельности, снабжения, продаж, анализа, прогнозирования и создания единой модели данных в рамках предприятия.
    Реализуется серверами в ЛВС предприятия с выходом в Internet.

    Классификация АСУП
    1) MRP (Materials Resource Planning - планирование материальных ресурсов), включает только планирование материалов для производства.
    Существует два типа материалов - с зависимым спросом (для выпуска десяти автомобилей нужно пятьдесят колес - не больше и не меньше - к определенному сроку) и с независимым спросом (типичная ситуация с запасами для торговых предприятий).
    Основная концепция MRP в том, чтобы минимизировать издержки, связанные со складскими запасами (в том числе и на различных участках в производстве). На основании плана выпуска продукции, спецификации изделия и технологической цепочки осуществляется расчет потребностей в материалах, привязанный к конкретным срокам.
    Пример: Парус 8.х, БОСС-Корпорация, М-2, АС+.
    У MRP есть серьезный недостаток: рассчитывая потребность в материалах, не учитываются производственные мощности, их загрузка, стоимость рабочей силы и т.д.
    2) MRP II (Manufacturing Resource Planing - планирование производственных ресурсов). MRP II позволяет планировать все производственные ресурсы предприятия (сырье, материалы, оборудование, персонал и т.д.). Пример: БЭСТ ПРО.
    3) ERP (Enterprise Resource Planning - планирование ресурсов предприятия). Объединяет все информационные ресурсы предприятия, в том числе деловую и финансовую информацию. Это устраняет необходимость в передаче данных от системы к системе.
    Сейчас практически все современные западные производственные системы и основные системы управления производством базируются на концепции ERP. Примеры: SAP R/3, Baan, Oracle Applications, Галактика.
    4) CSRP (Customer Synchronized Resource Planning) Послединий стандарт охватывает также и взаимодействие с клиентами: оформление наряд-заказа, техзадание, поддержка заказчика на местах и пр. Таким образом, если MRP, MRP-II, ERP ориентировались на внутреннюю организацию предприятия, то CSRP включил в себя полный цикл от проектирования будущего изделия до гарантийного и сервисного обслуживания после продажи. Основная суть концепции CSRP в том, чтобы интегрировать Заказчика (Клиента, Покупателя и пр.) в систему управления предприятием. Пример: SyteLine.
    На мировом рынке сейчас предлагается свыше 500 систем класса MRP II-ERP. Рынок бурно растет - на 35% - 40% каждый год.

    1.6. Понятие о CALS-технологияx

    CALS-технологиями (Continuous Acquisition and Lifecycle Support) называют технологии комплексной компьютеризации сфер промышленного производства, цель которых - унификация и стандартизация спецификаций промышленной продукции на всех этапах ее жизненного цикла. Основные спецификации представлены проектной, технологической, производственной, маркетинговой и эксплуатационной документацией. В русском языке понятию CALS соответствует ИПИ (информационная поддержка изделий) или КСПИ (компьютерное сопровождение и поддержка изделий).
    Применение CALS позволяет существенно сократить объемы проектных работ так как описания многих составных частей оборудования, машин и систем, проектировавшихся ранее, хранятся в унифицированных форматах данных.
    Развитие CALS-технологий должно привести к появлению так называемых виртуальных производств, в которых процесс создания спецификаций с информацией для программно управляемого технологического оборудования может быть распределен во времени и пространстве между многими организационно автономными проектными студиями.
    Построение открытых распределенных автоматизированных систем для проектирования и управления в промышленности составляет основу современных CALS-технологий. Главная задача их внедрения – обеспечение единообразного описания и интерпретации данных, независимо от места и времени их получения в общей системе, имеющей масштабы вплоть до глобальных. Поэтому в основу CALS-технологий положен ряд стандартов, обеспечивающих информационную интеграцию:

    1) ISO 10303 STEP (Standard for Exchange of Product data – стандарт обмена данными о промышленных изделиях). Является основным CALS-стандартом. Состоит из ряда документов (томов), которые обозначаются ISO 10303-N, где N – номер тома.
    N=1: Вводный стандарт, описывающий основный принципы и определения
    N=11-14: Описание языка Express, являющегося основой для создания единой информационной среды и инвариантного к приложениям.
    N=201-236: Прикладные протоколы АР (Application Protocol). Примеры протоколов
    АР201: Явное черчение.
    АР210: Компоновка и проектирование соединений в электронной аппаратуре.
    АР212: Проектирование и монтаж электротехнических изделий.
    2) ISO 13584 Parts Library (P_Lib). Содержат обзор и основные принципы построения библиотек с данными о стандартных компонентах промышленных изделий. Представлены сведения о семействах типовых компонентов изделий (болты, подшипники, электронные компоненты и др.) с целью использования этих данных в САПР.
    3) ISO 14959 Parametrics. Унификация способов обмена параметрами изделий, широко использующимися современными САПР.
    4) ISO 15531 Manufacturing Management Data (Mandate). Стандарты представления данных, относящихся к функционированию предприятий, управлению распределенными производственными системами, обмену данными о производстве с внешней средой. Например, том ISO 15531-41 содержит обзор и основные принципы управления потоками производственных данных.
    5) ISO 18876 IIDEAS. Обеспечение взаимодействия приложений и организаций, использующих разные стандарты. Предусматривается возможность согласования моделей, выраженных с помощью разных языков моделирования и форматов (SGML, XML, Express).

    Оформление текстовой документации на создаваемые изделия в CALS-технологиях выполняется с помощью языков разметки SGML или XML.
    1) ISO 8879 Язык SGML. Устанавливает правила предоставления информации, которые позволяют различным системам правильно распознавать и идентифицировать эту информацию. Является метаязыком для семейства конкретных языков разметки.
    2) Язык XML. Упрощенный SGML, приспособленный для использования в Web-браузерах. Для конкретных приложений создаются свои варианты (словари) XML. Для CALS-технологий вариант PDX (Product Definition exchange), посвященных обмену данными.


    ГЛАВА 2. СИСТЕМЫ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

    2.1. Основные сведения теории массового обслуживания

    Теория массового обслуживания используется при решении задач анализа процессов функционирования ГПС, транспортных систем, вычислительной техники и других процессов, связанных с прохождением через систему потока заявок (требований или транзактов).
    Параметры заявок являются случайными величинами и при проектировании могут быть известны только законы их распределения и численные характеристики. Выходными параметрами в СМО являются время обслуживания заявок в системе, длины очередей заявок, время ожидания в очередях, загрузка устройств системы и т.д.
    В простейшем случае СМО представляет собой обслуживающий аппарат (ОА) с очередью заявок на входе. Сложные СМО состоят из нескольких взаимосвязанных ОА. ОА называют статическими объектами или ресурсами, а заявки динамическими. Состояния ОА выражаются булевыми величинами true (занято) и false (свободно) и длинами очередей. Переменные СМО называют переменными состояния или фазовыми переменными.
    Правило, согласно которому заявки выбираются из очередей на обслуживание, называют дисциплиной обслуживания, а величину, выражающую преимущественное право на обслуживание, - приоритетом.
    Бесприоритетные дисциплины:
    1) FIFO (First In First Out) – первая заявка обслуживается первой;
    2) LIFO (Last In First Out) – последняя заявка обслуживается первой;
    3) Со случайным выбором заявок из очередей.
    В приоритетных дисциплинах для заявок каждого приоритета выделяется своя очередь. Заявка из очереди с низким приоритетом поступает на обслуживание, если пусты очереди с более высокими приоритетами. Приоритеты бывают:
    1) Абсолютные, когда заявка из очереди более высокого приоритета прерывает начатое обслуживание заявки более низкого приоритета;
    2) Относительные, когда более высокоприоритетная заявка ждет окончания начатого обслуживания предыдущей;
    3) Динамические – могут изменяться во время нахождения заявки в СМО.
    Исследование СМО ведут аналитически или методом имитационного моделирования, т.е. путем воспроизведения событий в модельном времени. Под событием понимают факт изменения значения любой переменной состояния.


    2.2. Аналитические модели СМО

    Аналитические модели применяют только для частных случаев относительно простых СМО. Для сложных систем необходим ряд допущений, что снижает адекватность модели:
    1) используется дисциплина FIFO;
    2) время обслуживания заявок выбирается в соответствии с экспоненциальным законом распределения;
    3) входные потоки должны быть стационарными, ординарными (невозможность одновременного поступления двух заявок на вход) и с отсутствием последействия.
    Марковскими цепями называют процессы с конечным множеством состояний и с отсутствием последействия. Они подходят для описания большинства СМО. Характеризуются множеством состояний S, матрицей вероятности переходов из одного состояния в другое и начальным состоянием. Представляют в виде графа, в котором вершины соответствуют состояниям цепи, дуги – переходам, веса дуг – вероятностям перехода, если время дискретно или интенсивностям, если время непрерывно.
    Интенсивностью перехода называют величину , где - вероятность перехода из состояния в состояние за время . Обычно используют условие , где N – число состояний.


    Таблица матрицы интенсивностей переходов для примера
    Состояние S1 S2 S3 S4
    S1 -V12-V13-V14 V12 V13 V14
    S2 V21 -V21 0 0
    S3 0 0 -V34 V34
    S4 0 V42 0 -V42

    Основой описания СМО в терминах вероятностей нахождения системы в различных состояниях являются уравнения Колмогорова, которые можно получить следующим образом:
    Изменение вероятности нахождения системы в состоянии за время есть вероятность перехода системы в состояние из любых других состояний за вычетом вероятности перехода из состояния в другие состояния за время , т. е.
    ,
    где и - вероятности нахождения системы в состояниях и соответственно в момент времени t, а и - вероятности изменения состояний в течение времени ; J и К – множества индексов инцидентных вершин по отношению к вершине по входящим и исходящим дугам на графе состояний соответственно.
    Разделив выражение на и перейдя к пределу при , получим уравнения Колмогорова
    .
    В стационарном состоянии и уравнения Колмогорова представляют систему алгебраических уравнений, в которой -й узел представлен уравнением . Преобразовывая получаем , где - финальные вероятности.

    Формулы расчета параметров аналитической модели

    Рассмотрим одноканальную СМО с простейшим входным потоком интенсивностью и длительностью обслуживания, подчиняющейся экспоненциальному закону интенсивностью . Требуется найти:
    - среднее число заявок, находящихся в системе;
    - средняя длина очереди к ОА;
    - время пребывания заявки в системе;
    - время ожидания в очереди.

    Введем обозначение , причем - условие установившегося режима, тогда
    ; .
    Времена пребывания в системе и в очереди определяются соотношениями, которые называют формулами Литтла:
    ;

    2.3. Имитационное моделирование СМО

    Имитационные модели, созданные в традиционных языках получаются громоздкими, поэтому используют специальные языки программирования на системном уровне. Различают языки ориентированные на описание событий, средств обслуживания или маршрутов движения заявок (процессов). Выбор языка определяет структуру модели и методику ее построения.
    Языки ориентированные на средства обслуживания используются при функционально-логическом и более детальных уровнях описания объектов. Для описания имитационных моделей на системном уровне (иногда их называют сетевыми имитационными моделями - СИМ) чаще используют языки, ориентированные на события (Симскрипт, SMPL, Stateflow) или процессы (Симула, SOL, GPSS).
    В программах имитационного моделирования СМО преимущественно реализуется событийный метод организации вычислений, который заключается в отслеживании на модели последовательности событий в том же порядке, в каком они происходили бы в реальной системе. Вычисления выполняют только для тех моментов времени и тех частей (процедур) модели, к которым относятся совершаемые события. Поскольку изменения состояний на каждом такте обычно наблюдается лишь у малой доли ОА, событийный метод может существенно ускорить моделирование по сравнению с инкрементным методом, в котором на каждом такте анализируются состояния всех элементов цепи.

    2.4. Сети Петри

    Сети Петри – аппарат для моделирования динамических дискретных систем (преимущественно асинхронных параллельных процессов). Предложен Карлом Адамом Петри в 1962 году. Определяется конечными множествами позиций и переходов P и Т, множествами входных и выходных функций I и O и представляет собой двудольный ориентированный граф, в котором позиции изображаются кружками, а переходы утолщенными черточками; функциям I соответствуют дуги, направленные от позиций к переходам, а функциям О – от переходов к позициям.
    Как и в СМО, в сетях Петри вводятся объекты двух типов: динамические – изображаются метками (маркерами) внутри позиций и статические – им соответствуют вершины сети Петри. Распределение маркеров по позициям называют маркировкой. Маркеры могут перемещаться по сети. Каждое изменение маркировки называют событием. Совершению события соответствует срабатывание перехода, при котором маркеры из входных позиций этого перехода перемещаются в выходные позиции. События происходят мгновенно и разновременно при выполнении некоторых условий. Последовательность событий образует моделируемый процесс.
    Правило срабатывания переходов: переход срабатывает, если для каждой из его входных позиций выполняется условие , где - число маркеров в i-й входной позиции, - число дуг, ведущих от i-й позиции к переходу; при срабатывании перехода число маркеров в i-й позиции уменьшается на , а в j-й выходной позиции увеличивается на , где - число дуг, связывающих переход с j-й позицией.

    Рис. Фрагмент сети Петри. До срабатывания маркировка (2,2,3,1), после срабатывания (1,0,1,4).
    Пример сети Петри. Требуется описать работу группы пользователей на одной рабочей станции WS.

    Рис. Сеть Петри для примера.
    События: t1 – поступление запроса на использование WS; t2 – занятие станции; t3 – освобождение станции; t4 – выход обслуженной заявки; позиция р4 используется для отображения состояния WS: если в p4 имеется метка, то WS свободна и пришедшая заявка вызывает срабатывание перехода t2; пока эта заявка не будет обслужена, метки в р4 не будет, и пришедшие в р1 запросы вынуждены ожидать срабатывания перехода t3.

    2.5. Анализ сетей Петри

    Возможен другой подход к использованию сетей Петри для анализа СМО, исследуемых на системном уровне, не связанный с имитацией процессов. Он основан на следующих свойствах сетей:
    1) Ограниченность (или K-ограниченность) имеет место, если число меток в любой позиции сети не может превысить значения К. При проектировании автоматизированных систем определение К позволяет обоснованно выбирать ёмкости накопителей.
    2) Безопасность – частный случай ограниченности при K=1.
    3) Сохраняемость характеризуется постоянством загрузки ресурсов, т.е. , где - число маркеров в i-й позиции, - весовой коэффициент.
    4) Достижимость характеризуется возможностью достижения маркировки из состояния сети, с маркировкой .
    5) Живость определяется возможностью срабатывания любого перехода при функционировании моделируемого объекта. Отсутствие живости свидетельствует об избыточности аппаратуры в проектируемой системе, либо о возможности зацикливаний, тупиков, блокировок.
    В основе исследования свойств сети Петри лежит анализ достижимости. Один из методов анализа достижимости любой маркировки из состояния - построение графа достижимости. Начальная вершина графа отображает , а остальные вершины соответствуют маркировкам. Дуга означает событие и соответствует срабатыванию перехода t. При построении графа сложной сети можно не отображать все вершины, так как многие из них являются дублями (от маркировки всегда порождается один и тот же подграф, независимо от того, из какого состояния система пришла в ). Тупики обнаруживаются по отсутствию переходов из какой-либо вершины, т.е. по наличию листьев – терминальных вершин. Неограниченный рост числа маркеров в какой-либо позиции свидетельствует о нарушениях ограниченности.
    Пример анализа достижимости. Сеть является неограниченной и живой, т.к. метки могут накапливаться в позиции р5, срабатывают все переходы, тупики отсутствуют.



    ГЛАВА 3. ПРОМЫШЛЕННЫЕ СЕТИ

    3.1. Общие сведения

    В 70-80х г.г. в промышленности преобладали централизованная архитектура сетей, представлявшие одно мощный компьютер (mainframe), соединенный c оборудованием нижнего уровня кабельными линиями. Такая структура диктовалась высокой ценой ВТ. Недостатки: высокая стоимость кабельной сети, сложный монтаж и реконфигурация, низкая надежность.
    Распространение микропроцессорной техники дало возможность перейти к распределенной архитектуре. Вычислительные мощности максимально близко располагаются к технологическому оборудованию, сокращая длину линий до минимума. Достоинства: снижение стоимости линий благодаря дорогих медных кабелей для передачи аналогового сигнала на дешевую витую пару. Надежность и гибкость. Информационный канал становится двунаправленым.

    На верхнем уровне управления используется преимущественно Ethernet.
    На среднем и нижнем уровне для связи промышленных компьютеров и контроллеров применяют промышленные сети (или fieldbus - полевыми шинами). Особенностями полевых шин является режим реального времени, детерминированность поведения, повышенная надежность при работе в производственных условиях (перепады температур –40…+85 С, запыленность, электромагнитные помехи, вибрации, ударные нагрузки). На нижнем уровне сеть Ethernet не применяется, так как не удовлетворяет данным требованиям.

    В настоящее время в мире распространены около десятка видов ПС. Выбор сети зависит от области применения, уровня автоматизация и пр. Классическая иерархия АСУТП становится более сложной и размытой по уровням. АСУТП все более интегрируется в АСУП, а через нее выходит в Internet.

    Виды связи:
    1) Симплексная - позволяет передавать данные только в одну сторону, с передатчика на приемник. Пример: радио или телевидение.
    2) Полудуплексная - позволяет двум устройствам поочередно обмениваться информацией, (классический RS-485 является полудуплексным).
    3) Дуплексная – позволяет двум устройствам одновременно обмениваться информацией.

    Режимы обмена данными (эффективность зависит от конкретной задачи):
    1) "Ведущий – ведомый" – ведущее устройство последовательно опрашивает подчиненные узлы. Роли ведущего и ведомого закрепляются жестко. Пример: PROFIBUS.
    2) "Клиент – сервер" – то же гибкое распределением функций. Функции клиента и сервера могут совмещаться на одном узле. Пример: Foundation Fieldbus.
    3) "Подписка" - узел подписывается на регулярное получение информации от другого узла. Два режима: 1- данные передаются периодически, 2 – передаются в случае их изменений. Пример: Foundation Fieldbus.

    3.2. Эталонная модель взаимодействия открытых систем

    Модель ISO/OSI (Open System Interconnection - взаимодействие открытых систем) разработана в 1974 году. Регламентирует взаимодействие локальных и глобальных сетей, путем стандартизации сетевых программных и аппаратных средств.
    1) Физический уровень (physical layer) определяет физические характеристики канала связи и параметры сигналов. Реализация: кабельная система, разъемы, мультиплексоры, концентраторы, репитеры, шлюзы.
    2) Канальный уровень (data link layer) формирует основную единицу передаваемых данных (пакет, кадр, фрейм) и отвечает за дисциплину доступа устройства к каналу связи и установление логического соединения. Контроль ошибок циклическим избыточным кодом (CRC). Реализация: сетевые адапторы, коммутаторы, мосты, шлюзы.
    3) Сетевой уровень (network layer) отвечает за адресацию и доставку пакета по оптимальному маршруту. Реализация: маршрутизаторы, протоколы маршрутизации, мосты и коммутаторы, шлюзы.
    4) Транспортный уровень (transport layer) обеспечивает надежную передачу данных, подбор оптимальной скорости передачи, гарантирующей доставку пакета данных без потерь. Реализация: драйверы сетевого оборудования, программы и средства управления потоком данных, шлюзы.
    5) Сеансовый уровень (сессий) (session layer) отвечает за установление и поддержку связи между двумя узлами, обеспечивает очередность работы узлов. Реализация: драйверы сетевого оборудования, ПО поиска имен компьютеров, средства для полу- и дуплексного режимов работы, средства запуска программ на удаленных компьютерах, шлюзы.
    6) Уровень представления (presentation layer) управляет форматированием данных, если это необходимо. Реализация: программы преобразования и шифрования данных, форматирования графики, шлюзы.
    7) Прикладной уровень (application layer) непосредственно управляет доступом к приложениям и сетевым службам (например к файлам и принтерам). Реализация: программные интерфейсы, браузеры Интернета, программы передачи сообщений и электронной почты, удаленного доступа к компьютерам, шлюзы.

    На практике большинство промышленных сетей ограничивается физическим, канальным и прикладным. Качественные сети решают основную часть задач аппаратно, решая программно только седьмой уровень. Дешевые сети (ModBus) используют на физическом уровне RS-485, а остальные задачи решают программным путем.

    3.3. RS-стандарты

    RS - Recommended Standard (рекомендованный стандарт). Эти стандарты не были приняты (как, например, IEEE-1394), они просто "рекомендованы", что позволяет производителям отступать от стандарта (например, питание по 9-му пину в RS-232 не оговорено стандартом, но широко используется).
    Наиболее распространены RS-232 и RS-485. RS-232 использует небалансный (unbalanced) сигнал, в то время как RS-485 используют балансный (balanced) сигнал.
    Небалансный сигнал передается по несбалансированной линии, представляющей собой сигнальную землю и одиночный сигнальный провод, уровень напряжения на котором используется для передачи 1 или 0. Балансный сигнал передается по сбалансированной линии, представляющей сигнальную землю и пару проводов (экранированная витая пара), разница напряжений между которыми используется для передачи бинарной информации. Сбалансированный сигнал передается быстрее и дальше, чем несбалансированный.

    RS-232 RS-485
    Сигнал небалансный балансный
    Вид протокола дуплексный полудуплексный
    Количество устройств 2 32
    Макс. длина провода ~15 м / 19,2 кбит/с ~1220 м / 100 кбит/с
    Макс. скорость передачи при 15 м 19,2 кбит/с 10 Мбит/с
    двоичная 1 -5…-15 В 1,5…5 В (B>A)
    двоичный 0 +5…+15 В 1,5…5 В (A>B)

    RS-232 (V.24/V.28)

    Разработан в 1969 г. Соответствует ГОСТ 18145-81. Является последовательным асинхронным интерфейсом, т.е. данные передаются по одной линии.
    Каждый информационный символ передается в кодировке ASCII (American Standard Code for Information Interchange) отдельным кадром. Символы ASCII представляются семью битами. Так например, латинская буква А имеет код 1000001. Соответствующий сигнал с уровнями ТТЛ при передаче буквы А показан на рис. 3.1.

    Рис. 3.1. Представление кода буквы А уровнями ТТЛ (а) и в RS-232 (б)

    SB – стартовый бит (всегда 0);
    DB - 7 бит данных символа кода ASCII;
    PB - бит паритета устанавливается в "1" или "0" так, чтобы общее число единиц в 8-ми битной группе было нечетным (нечетный паритет — нечетность) или четным (четный паритет — четность);
    EB - два стоповых бита (1).
    Часто используются национальные расширения кода ASCII, который включает 128 стандартных ASCII-символов и дополнительно 128 символов с единицей в старшем бите. Среди дополнительных символов используются буквы ряда европейских алфавитов, буквы греческого алфавита, математические символы и символы псевдографики. В России наибольшее распространение получила альтернативная кодировка ASCII. Число всех символов расширенного кода ASCII равно 256 и, следовательно, каждый такой символ кодируется восьмью битами (2 =256). Для передачи используется формат, состоящий из одного SB, восьми DB и одного EB. При этом PB не используется.
    Оборудование, соединяемое по RS-232 комплектуется разъемами DB25F/М (мама/папа)
    Так же используется урезанная версия DB9F/M. Контакты передачи и приема информационного сигнала обозначаются как TxD или RxD, остальные контакты несут служебные функции, например определение готовности устройства.


      Скачать полную версию - jekzamen-po-atpp.zip [348.25 Kb] (cкачиваний: 150)



    Информация
    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.


    Неофициальный сайт "Санкт-Петербургский институт машиностроения"
    Связь с администрацией
    Карта сайта
    Все права защищены 2007-2008 ©