Пояснювальна записка рівень вищої освіти другий



бет8/55
Дата17.05.2020
өлшемі5.22 Mb.
түріПояснювальна записка
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   55


  • можливість моделювання випадкових процесів;

  • розробленість теорії моделювання для стаціонарних випадкових процесів;

  • формалізована процедура ідентифікації моделі.

Недоліки:

  • описують обмежений клас нестаціонарних щодо середнього процесів;

  • в цілому відсутній інтерпретація параметрів моделей;

  • нестійкість оцінки параметрів в умовах нестаціонарності випадкової складової.

Ще одним перспективним методом на основі стохастичних часових рядів є інтегрованість і коінтегрірованность змінних. Метод дозволяє досліджувати в динаміці наявність або відсутність лінійної кореляційної взаємозв'язку між різними показниками.

Детерміновані математичні моделі мають ясну інтерпретацію, але з огляду на стохастичного характеру факторів можуть успішно використовуватися лише в першому наближенні. Їх основними недоліками є обмеженість часом та низька достовірність (оскільки не враховують випадкових факторів).

Слід зазначити, що дані методи можна використовувати при вирішенні різних оптимізаційних і варіаційних задач для підвищення ефективності управлінських рішень [10].

1.3 Аналіз методів автоматизації складних біотехнічних об’єктів


Повна автоматизація передбачає впровадження технічного обладнання і технічних засобів АСУ, здатних повністю здійснювати і контролювати всі процеси виробництва на підприємстві без участі людей. Доцільний даний метод для стабільних великих заводів, на яких є чітко налагоджений, незмінний механізм виконання послідовних операцій, або ж для роботи в шкідливих для людини умовах.

Комплексна автоматизація проводиться в межах заводу, цеху чи іншого структурного підрозділу і охоплює всі виробничі етапи, залишаючи людині лише організацію роботи і контроль над технікою.

Часткова автоматизація, як правило, здійснюється без зупинки основних виробничих потужностей, тому що являє собою заміну дрібних технічних одиниць, що виконують однотипні нескладні операції [11].

Оскільки хід впровадження автоматизованих процесів досить складний і трудомісткий, виділяють такі методи автоматизації виробництва:



  • виробничого рівня, при якому відбувається автоматизація простих виробничих щоденних процесів: підтримки встановлених параметрів, збереження зазначених режимів роботи та інших;

  • тактичний метод включає в себе автоматизацію розподілу завдань між виробничими процессами;

  • стратегічний метод, при якому відбувається автоматизація процесів, необхідних для управління підприємством. Це можуть бути збір і рішення аналітичних задач, складання прогнозів і т.д.

Залежно від фінансового стану і потреб підприємства приймається рішення про метод впровадження автоматизації на підприємстві.

Оскільки проведення подібних заходів – процес широко спрямований, розглянемо мету автоматизації виробництва. Вона полягає в підвищенні якості виробничого процесу, скорочення витрат, зниження вартості виготовленої продукції та збільшенні точності виконуваних операцій [12].


1.4 Аналіз існуючих сучасних автоматизованих систем управління
Автоматизована система управління технологічним процесом (АСУ) – це цілісне рішення технічних і програмних засобів, які призначені для автоматизації управління технологічним обладнанням. АСУ забезпечує автоматизацію основних операцій технологічного процесу на об'єкті в цілому або якоїсь його частини. АСУ створюється як розподілена інтегрована система із забезпеченням конструктивної, функціональної та інтерфейсної незалежності її підсистем, що забезпечує збереження функцій окремих підсистем і їх елементів при відмовах в АСУ, в тому числі на окремих рівнях її ієрархії. АСУ набули широкого поширення в різних областях людської діяльності.

Проведемо огляд існуючих АСУ.

CitectSCADA [13] (SCADA, supervisory control and data acquisition – диспетчерське управління і збір даних) – програмний продукт, що представляє собою повнофункціональну систему моніторингу, управління та збору даних, яка дозволяє забезпечити візуалізацію процесу в графічному режимі, «просунуте» управління алармами, відстеження трендів в реальному часі і доступ до архівних трендів, підготовку деталізованих звітів, статичний контроль процесу, багатопотоковості виконання програм, розроблених на CitectVBA [14] і CiCode [15].

CitectSCADA побудована на базі мультизадачного ядра реального часу, що забезпечує продуктивність збору до 5000 значень в секунду при роботі в мережевому режимі з декількома станціями. Модульна клієнт-серверна архітектура дозволяє однаково ефективно застосовувати CitectSCADA як в малих проектах з використанням тільки одного автоматизованого робочого місця (АРМ), так і у великих з розподілом завдань на кілька комп'ютерів.

У CitectSCADA резервування є вбудованим і легко конфігурованим. Резервування дозволяє захищати всі зони потенційних відмов як функціональних модулів (серверів та клієнтів), так і мережевих з'єднань між вузлами та пристроями введення/виводу.

CitectSCADA має вбудовану мову програмування CiCode, а також підтримку VBA (Visual Basic for Applications – спрощена реалізація мови Visual Basic). CitectSCADA працює як 32-розрядний додаток Windows 7. Збір даних, формування алармов і побудова трендів відбувається одночасно з редагуванням і компіляцією.

Cimplicity HMI [16] – це рішення по візуалізації і управління на базі архітектури клієнт-сервер, що забезпечує візуалізацію операцій, автоматизований контроль і надання надійної інформації для аналітичних додатків більш високого рівня.

Основними особливостями Cimplicity є підтримка до 100 серверів в архітектурі, архівування, відкритість архітектури дозволяє програмному забезпеченню CIMPLICITY легко взаємодіяти з іншими системами на всіх рівнях управління, поділ завдань на високопріоритетні і фонові, різноманітність власних драйверів і зв'язок з пристроями OPC (Object Linking and Embedding for Process Control - сімейство програмних технологій, що надають єдиний інтерфейс для управління об'єктами автоматизації і технологічними процесами), можливість легко масштабувати систему, інтеграція з ERP (Enterprise Resource Planning – планування ресурсів підприємства) і іншими зовнішніми системами, можливість поділу користувачів за ролями і доступним ресурсам, можливість відтворення заархівіруваних подій за допомогою засобу Digital Graphical Replay, сигналізація в режимі реального часу і в запису.

Master SCADA [17] – програмний пакет для проектування систем диспетчерського управління та збору даних. Основними властивостями є модульність, масштабованість і об'єктний підхід до розробки. Система призначена для збору, архівування, відображення даних, а також для управління різними технологічними процесами. Крім створення так званого верхнього рівня, система дозволяє програмувати контролери з відкритою архітектурою. Таким чином, Master SCADA дозволяє створювати єдиний комплексний проект автоматизації (SCADA-система і ПЛК (програмований логічний контролер)). Вся система, включаючи всі комп'ютери і контролери, конфігурується в єдиному проекті, в результаті чого не потрібно конфігурувати внутрішні зв'язки в системі.

Основними особливостями Master SCADA є єдине середовище розробки всього проекту, роздільна конфігурація структури системи і логічної структури об'єкта, відкритість і дотримання стандартів, необмежена гнучкість обчислювальних можливостей, об'єктний підхід.

TRACE MODE [18] – інтегрована інформаційна система для управління промисловим виробництвом, яка об'єднує в єдине ціле продукти класу SOFTLOGIC-SCADA/HMI-MES-EAM-HRM. TRACE MODE дає рішення для управління технологічними процесами в реальному часі, що здійснюється в тісній інтеграції з управлінням виробничим бізнесом. На одній платформі об'єднані продукти для автоматизації технологічних процесів і бізнес-процесів (АСУ).

Інтегроване середовище розробки TRACE MODE являє собою єдину програмну оболонку, що об'єднує всі основні компоненти інструментальної системи: SOFTLOGIC – систему програмування контролерів; SCADA / HMI – систему розробки розподіленої АСУ; MES-EAM-HRM – економічні модулі для створення АСУ, повністю інтегрованих з АСУ.

Основними особливостями TRACE MODE є легкість інтеграції зі стороннім програмним/апаратним забезпеченням, інтеграція SCADA і Softlogic систем, інтегроване середовище розробки, яке об'єднує в собі більше 10 різних редакторів АСУ і АСУ, принцип єдиного проекту для розподіленої АСУ, велика бібліотека драйверів для контролерів і пристроїв зв'язку з об'єктом, підтримка мов програмування алгоритмів міжнародного стандарту IEC 61131-3 [19], власний генератор звітів, що дозволяє створювати повнофункціональні HTML-звіти в реальному часі, технології гарячого резервування - дублювання і потроєння, інтеграція з базами даних і іншими додатками.

Wonderware InTouch [20] – це додаток-генератор графічного операторського інтерфейсу (HMI) для систем SCADA і інших систем автоматизації виробництва. InTouch дозволяє користувачам створювати операторські інтерфейси під Windows, які тісно взаємодіє з іншими компонентами Factory Suite. Wonderware InTouch пропонує розширений набір готових майстер-об'єктів з індустріальною графікою, які дозволяють розробнику створювати складні і потужні екрани операторського інтерфейсу. InTouch також має потужний мову сценаріїв. Програмний пакет InTouch складається з двох основних компонентів – середовища розробки та середовища виконання. У середовищі розробки створюються мнемосхеми, визначаються і прив'язуються до апаратних засобів вхідні і вихідні сигнали і параметри, розробляються алгоритми управління і призначаються права операторів. Створений таким чином додаток функціонує в середовищі виконання. Таке розмежування дозволяє запобігти несанкціонованому внесенню змін до додатка, не визначених логікою його роботи.

Для того щоб додаток мав змогу обмінюватися даними з апаратурою, необхідне використання третього компонента – окремої програми, званої сервером введення/виведення. Як правило, сервер введення/виведення орієнтований на використання з конкретним видом обладнання, таким як промислові контролери. Разом з тим використовуються також сервери введення / виведення, розраховані на обмін даними відповідно до визначених промисловим стандартам і які можуть працювати з усіма контролерами, що задовольняють цим стандартом (наприклад, Modbus, ProfiBus, DeviceNet та ін.).

Основні завдання, які вирішуються за допомогою InTouch:

– збір сигналів (що визначають стан виробничого процесу в поточний момент часу – температура, тиск, стан і т.д.) з промислової апаратури (контролери, датчики і т.д.), їх графічне відображення на екрані комп'ютера в зручній для оператора формі (на мнемосхемах, індикаторах, сигнальних елементах, у вигляді текстових повідомлень і т.д.);

– автоматичний контроль за станом контрольованих параметрів, генерація сигналів тривоги і видача повідомлень оператору в графічної і текстовій формі в разі виходу їх за межі заданого діапазону;

– розробка і виконання (автоматичне або по команді оператора) алгоритмів управління виробничим процесом, складність яких не обмежена і може являти собою будь-яку комбінацію з математичних, логічних і інших операцій;

– контроль за діями оператора шляхом реєстрації його в системі за допомогою імені та пароля, і призначення йому певних прав доступу, що обмежують можливості оператора (якщо це необхідно) з управління виробничим процесом;

– виведення (автоматично або по команді оператора) керуючих впливів в промислові контролери та виконавчі механізми для регулювання безперервних або дискретних процесів, а також подача повідомлень персоналу на інформаційне табло;

– автоматичне ведення журналу подій, в якому реєструється зміна виробничих параметрів з можливістю перегляду в графічному вигляді записаних даних, а також ведення журналу аварійних повідомлень, дотримання регламенту виробничого процесу шляхом динамічного завантаження (автоматично або по команді оператора) набору параметрів з заготовлених шаблонів (рецептур) в технологічне обладнання;

– генерація звітів і оперативних зведень.

Основні особливості програмного пакета InTouch: простота використання і необмежені можливості для розробника (будь-яка кількість мнемосхем, необмежена складність алгоритмів і ін.), використання стандартних протоколів обміну даними (DDE, OPC, TCP / IP і ін.), висока швидкість роботи завдяки механізму, динамічно регулює швидкість опитування вхідних сигналів (опитування відбувається тільки при зміні значення контрольованого параметра), архітектура «клієнт-сервер» для ефективної роботи в мережі. База даних ведеться тільки на сервері, немає необхідності копіювати її на клієнтські станції, відкритість - можна додавати і використовувати готові компоненти інших фірм внаслідок підтримки технологій ActiveX і OPC, інтеграція з іншими програмними пакетами фірми Wonderware і простий обмін даними з популярними програмними пакетами для Windows - Microsoft Excel, Microsoft Access, Microsoft Visual Basic та ін ., можливість створення бібліотек алгоритмів, можливість роботи з більш ніж 120 000 сигналів і параметрів (тегів), автоматичний контроль якості сигналів, що надходять з датчиків і контролерів, розподілена система відстеження та реєстрації аварійних ситуацій одночасно підтримує безліч серверів (провайдерів) аварійних ситуацій, що дає можливість операторам бачити інформацію про аварії в багатьох віддалених місцях синхронно.

Simatic WinCC [21] – це система моніторингу, управління та збору даних, що підтримує операційні системи сімейства Windows. WinCC забезпечує повну функціональність в управлінні і спостереженні за процесом для всіх галузей промисловості, і від простих розрахованих на одного користувача до розподілених багатокористувацьких систем з резервованими серверами і інтегрованими рішеннями на основі Web-технологій.

Основними можливостями Simatic WinCC є візуалізація технологічного процессу, конфігурація і настройка зв'язку з контролерами різних виробників, відображення, архівування та протоколювання повідомлень від технологічного процессу, відображення, архівування та протоколювання змінних, розширення можливостей системи за рахунок використання скриптів на мовах ANSI C, VBS і VBA, проектування системи звітності, взаємодія з іншими додатками, в тому числі по мережі, шляхом використання стандартних інтерфейсів OLE (Object Linking and Embedding) і ODBC (Open Database Connectivity) забезпечує просту інтеграцію WinCC у внутрішню інформаційну мережу підприємства, побудова резервованих систем, розширення можливостей шляхом використання елементів ActiveX, відкритий OPC-інтерфейс.

IGSS [22] – система диспетчерського управління та збору даних, що використовується в безлічі галузей промисловості, в тому числі в системах управління транспортом, в суднобудуванні, системах управління будівлями. SCADA-cистема IGSS заснована на архітектурі «клієнт-сервер» і може масштабуватися від однієї програми для однієї операторської станції з охопленням до 50 об'єктів (до 150 тегів), до комплексної системи, що включає 50 операторських станцій і 400 тис. об'єктів c резервуванням серверів.

Основними особливостями системи є підтримка різноманітних стандартів і інтерфейсів, включаючи DDE, ODBC, OPC, SQL, VBA/Automation, OLE і Active X, що дозволяє обмінюватися даними з додатками інших розробників; наявність широкого ряду драйверів, що забезпечують обмін даними з програмованими логічними контролерами (PLC) всіх провідних виробників, в тому числі і для найбільш популярних: ABB, Allen-Bradley, GE Fanuc, Koyo, Mitsubishi, Omron, Saia, Schneider Electric, Modbus RTU , Modbus/TCP, Modbus/GPRS, Siemens, VIPA; інтернет-портал Web Portal IGSS дозволяє віддалено відстежувати виробничий процес і керувати ним за допомогою КПК, комунікатора або мобільного телефону. Модуль WinPager призначений для передачі критично важливих попереджувальних повідомлень на телефон за допомогою SMS; завдяки модулю профілактичного технічного обслуговування Maintenance можна планувати і відстежувати виконання робіт з ремонтно-технічного обслуговування; наявність повного набору функцій SCADA: візуалізація, реєстрація та обробка тривог, аналіз, управління, комунікаційні драйвери, база даних, реєстрація та аналіз історичних даних і даних реального часу, звіти, техобслуговування, розрахований на багато користувачів доступ, web-портал, багатоекранне відображення мнемосхем, резервування серверів, оновлення в реальному часі.

SCADA КРУГ-2000 [23] – сучасний високонадійний засіб побудови АСУ в області відповідальних застосувань. АСУ, розроблені на основі SCADA КРУГ-2000, успішно експлуатуються на безлічі підприємств з переробки нафти і газу, в енергетиці, хімічній промисловості та багатьох інших галузях виробництва. Модульний підхід до побудови автоматизованих систем дозволяє використовувати тільки ті програмні компоненти SCADA КРУГ2000, які необхідні для вирішення поставлених завдань. Таким чином, користувач оплачує тільки необхідний йому зараз функціонал, а додаткові можливості «нарощуються» в ході подальшої експлуатації.

SCADA КРУГ-2000 забезпечує швидку і надійну роботу на проектах практично будь-якого рівня складності. Глибина архівів обмежується тільки фізичним розміром жорстких дисків (або інших засобів зберігання інформації). Високопродуктивна база даних (БД) реального часу системи КРУГ-2000 відокремлена від баз даних для зберігання архівної інформації, що дозволяє гарантувати необхідну швидкість роботи БД реального часу. Крім того, така архітектура в разі необхідності дозволяє розділити місця зберігання інформації. Наприклад, БД реального часу можна розташувати на швидкісному RAID-масиві п'ятого рівня, а БД трендів, протоколу подій і БД архіву друкованих документів – зберігати на об'ємному RAID першого рівня.

Основними особливостями системи є програмні і апаратні засоби автоматичного перезапуску (для станцій і контролерів); «гаряче» резервування мережі, серверів бази даних (серверів БД), модулів вводу/виводу, контролерів і процесорів на 1-му контролері; N-кратне резервування станцій оператора; підтримка кластерної архітектури з дублюванням контролерів; забезпечення ненаголошеного переходу при переході з основного на резервний контролер; розмежування доступу до функцій SCADA-системи; підтримка стандарту IEC 61131 на нижньому і верхньому рівнях; підтримка промислових шин: Modbus, сan, DeviceNet, CanOpen і ін.; обмін з контролером по високонадійних швидкісного протоколу; системи реального часу для IBM PC-сумісних контролерів і контролерів на базі архітектури Intel Xscale - QNX, LINUX; мережева завантаження ПЗ контролера, online діагностика контролера і його модулів.

SCADA S3 [24] – це високопродуктивна, проста, надійна система моніторингу, управління та збору даних, що підтримує операційні системи Windows, Linux, Solaris; має повністю інтегровану середу розробки, що підтримує групові операції і автоконфігурування. Вона містить вбудовані мови IEC 61131, Web HMI, OPC-сервер, засоби роботи з СУБД (система управління базами даних), легко інтегрується з іншими SCADA-системами і MES / ERP рівнем. SCADA S3 може управляти кластером QNX контролерів і генерує для них код. Вона підтримує розподілене по мережі єдине поле самореплицируючих змінних, мінімально навантажує канали зв'язку. Середовище виконання SCADA S3 містить десятки драйверів, DDK (Driver Development Kit), ліцензію QNX Runtime.

Основними особливостями SCADA S3 є наднадійна операційна система РВ QNX в якості цільової платформи завдань управління, що забезпечує апаратний захист коду і даних окремих процесів; реалізація програмного сторожового таймера, який здійснює моніторинг окремих процесів комплексу та їх автоматичний перезапуск в разі потреби; вбудоване в систему автоматичне протоколювання всіх дій оператора і всіх керуючих впливів системи; єдине поле самореплицируючих змінних (тегів) для гетерогенної мережі робочих станцій і контролерів, мінімально навантажує комунікаційні канали; гнучкість і масштабованість, S3 підходить як для невеликих одновузлових проектів, з декількома десятками входів/виходів, так і для великих розподілених систем з тисячами параметрів. S3 допускає поступове нарощування кількості змінних і вузлів мережі без переписування коду. Навантаження і функціонал гнучко перерозподіляються горизонтально і вертикально по вузлах гетерогенної мережі; групові операції над змінними, що дозволяють автоматично створювати за шаблоном і редагувати групу змінних; самоконфігурруючий OPC-сервер, який автоматично шукає контролери і завантажує з кожного список тегів.

iFIX [25] – інтегроване HMI/SCADA-рішення для операційних систем сімейства Windows на основі стандарту OPC і COM/DCOM-технології, компонент сімейства Intellution Dynamics. iFIX надає надійний механізм SCADA, великий набір варіантів підключення, відкриту архітектуру і високо масштабуєму та розподілену мережеву модель. Використовувана в різних додатках різних галузей система ідеально підходить як для простих додатків на зразок стандартних додатків HMI, наприклад, ручне введення даних і перевірка, так і для дуже великих програм SCADA, наприклад, групування, фільтрація і розподілене управління сигналами тривоги.

Основними особливостями системи є розподілена архітектура «клієнт-сервер»; власна підключаємість і підключаємість OPC; широкі можливості зберігання і передачі даних; велика кількість готових графічних об'єктів, система управління і набір інструментів; об'єкти VisiconX; надійний контейнер ActiveX, заснований на технології Secure Containment; поділ журналів реєстрації подій на Proficy Historian для найбільш критичних даних (до 100 тегів), і Classic Historian (без обмеження кількості тегів) для менш критичних; потужні інтерфейси API для доступу до даних і автоматизованої розробки; обробка відмов і синхронізація бази даних; інтегроване управління змінами; електронні підписи; гнучке складання графіків і трендів; розширене і розподілене управління сигналами тривоги і повідомленнями про події.
1.5 Постановка задачі дослідження
У сучасному світі для складних біотехнічних об'єктів створюють найбільш оптимальні умови з метою підвищення продуктивності. Для виконання цього завдання необхідно спеціальне обладнання, а також є необхідність автоматизувати управління цим обладнанням.

Для здійснення поставленого завдання автоматизації управління лінією обладнання для складних біотехнічних об'єктів необхідно визначити всі параметри, які впливають на ріст і продуктивність, а відповідно і на прийняття рішень в плануванні управлінням автоматизованою лінією обладнання для складних біотехнічних об'єктів.

Можна визначити такі групи чинників: ділянка (площа, георозташуваня, склад, затемненність, карта-схема ділянки); працівники або обладнання (кількість, швидкість виконання кожної з видів робіт, габарити, вік); культура (вид, сорт, умови, технологія посадки, вік, температура, вологість, всхожість); умови вирощування (відкритий / закритий грунт, опалювальності, частота поливу, кількість сонячного тепла); погода (мінімальна / максимальна і поточна температура, температурний прогноз, наявність опадів, вологість повітря); тип завдання (висадка, збір, полив, посів, прополювання, підживлення, підготовчі роботи, виконання завдання, планування); час виконання завдання (тип завдання, кількість і тип працівників / обладнання, тип культури, технологія вирощування, погода, календарі, довжина світлового дня, кількість коренів культури / оброблювана площа ділянки).

В результаті аналізу параметрів стає зрозумілим, що такі параметри, як дані про поточну температуру, рівень вологості будуть прочитані в режимі реального часу з відповідних датчиків, а дані про час виконання завдань, типи культури і умови вирощування є відносно постійними і беруться з внутрішніх баз даних, створених експертами заздалегідь.

Таким чином, постає задача створити математичну модель та метод автоматизацій управління лінією обладнання для складних біотехнічних об'єктів, що представлятиме собою систему прийняття управлінських рішень з урахуванням всіх можливих факторів.
1.6 Висновки до розділу 1
В данному розділі був проведений аналіз математичних моделей, біотехнічних об'єктів, методів автоматизації та сучасних систем управління. Аналіз біотехнічних об’єктів показав, що вони складаються з технічних та біологічних об’єктів, навколишнього середовища та системи управління, які взаємопов’язані між собою та впливають один на одного, що називається біотехнічною системою (БТС).

В даний час розроблений широкий спектр математичних методів. Ці методи дозволяють враховувати, як кількісні, так і якісні показники. У першому випадку можуть успішно застосовуватися екстраполяція, ймовірнісне моделювання, кореляційно-регресійний аналіз і стохастичні моделі часових рядів. У другому – методи розпізнавання образів, спектральний аналіз і детерміновані математичні моделі. Використання того чи іншого математичного методу повинно спиратися на дослідження специфіки конкретної задачі, формування попередньої моделі досліджуваного явища в термінах предметної області, а не навпаки. Це дозволить з більшою надійністю вибрати математичний метод, який буде спиратися на адекватну математичну модель і дозволить забезпечити максимальну достовірність.

Було проведено аналіз методів автоматизації складних біотехнічних об’єктів, який показав доцільність використання комплексного методу. Також проведено аналіз існуючих сучасних автоматизованих систем управління, в результаті чого визначені їх переваги та особливості.

Результатом проведених аналізів є виявлення наявності проблеми автоматизації управління лінією обладнання для складних біотехнічних об’єктів, в наслідок чого тема випускної атестаційної магістерської роботи визнана актуальною.

В результаті досліджень була сформульована задача дослідження, яка заключається в розробці математичної моделі та методу автоматизації управління лінією обладнання для складних біотехнічних об’єктів.

2 РОЗРОБКА МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ АВТОМАТИЗОВАНОГО УПРАВЛІННЯ ЛІНІЄЮ ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ СКЛАДНИХ БІОТЕХНІЧНИХ ОБ’ЄКТІВ

2.1 Визначення структури досліджуваної системи

Система являє собою комплекс складних біотехнічних об'єктів –промислові будівлі, призначені для розміщення в них знарядь виробництва і для виконання трудових процесів, в результаті яких виробляється промислова продукція культиваційної природи походження, який складається з біологічних об'єктів і технічних об'єктів.

Біологічні об'єкти являють собою організми, які споживають неорганічні речовини повітря і грунту, а також поглинають енергію сонячного світла та здатні створювати з них органічні, зазвичай прикріпленні до місця свого проживання, за якими потрібен належний догляд, що залежить від виду і сорту об'єктів.

Технічні об'єкти представляють собою набір технічних засобів для спостереження, контролю та управління умовами середовища і процесами, необхідними для ефективності виробництва.

Звичайний біотехнічний об'єкт може перетворитися в високотехнологічний, здатний піклуватися про біооб'єкт не гірше за фахівця, а головна перевага комплексів автоматизації приміщень закритого ґрунту – можливість побудувати весь процес виробництва на основі точних і актуальних даних. Базова задача подібних рішень – безперервний моніторинг життєво важливих для біооб'єктів параметрів мікроклімату: рівнів освітлення; температури і вологості повітря, грунту; режиму опалення.

Якість і продуктивність залежить, перш за все, від послідовних дій, які застосовуються в залежності від умов, що склалися. Система моніторингу забезпечує найбільш повну та достовірну картину. В кінцевому рахунку вона дозволяє підібрати правильний сценарій необхідних операцій і домогтися максимальної продуктивності.



Для побудови подібного рішення і досягнення потрібного результату потрібні три основних компоненти (рис. 2.1): набір датчиків, які зчитують ті чи інші параметри; програмно-апаратний комплекс, або ПАК, для збору і обробки цієї інформації, а також технології передачі даних, покликані пов'язати дві інших складових. Перерахованого достатньо для якісного моніторингу стану повітря і грунту, регуляції роботи автоматики і всіх етапів вирощування.

Рисунок 2.1 – Основні складові системи


Автоматизоване управління здійснюється наступним чином: у ЛО є пристрій – комп'ютер, ноутбук, планшет або смартфон, через який він може отримувати доступ до знятих параметрів. Наприклад, система сигналізує, що в теплиці вологість грунту стала нижче порогового значення, внаслідок чого необхідний полив. В цьому випадку ЛО може дати відповідне доручення обслуговуючому персоналу і через деякий час простежити за змінами в параметрах вологості. Це найпростіший приклад реактивного управління, тобто вольового рішення, прийнятого у відповідь на конкретну ситуацію. Ці процеси можуть відбуватись в автоматичному режимі без участі ЛО.

Головна перевага даних, отриманих в результаті моніторингу, – точність і достовірність. Наприклад, прогноз погоди може мати серйозні похибки і не відображати реальної картини. Оцінка дається на населений пункт в цілому, і ситуація в якій-небудь його частині може сильно відрізнятися від того, що відбувається в іншій. Завдяки системі моніторингу система має можливість самостійно збирати статистику і складати власний прогноз, в тому числі прив'язаний до конкретної дати. Подібні дані дозволяють починати висаджувати біооб'єкти раніше або пізніше встановленого терміну, тобто в той момент, коли це найбільш ефективно [26].

Мінімальний необхідний набір технічних об'єктів включає в себе:

– датчики температури;

– датчики вологості;

– датчики освітленості;

– освітлювальні прилади;

– опалювальні прилади;

– виконавчі прилади спеціального призначення для виконання окремих конкретних операцій;

– системи затінення і вентиляції.

2.2 Розробка параметричної моделі опису параметрів автоматизованого управління лінією обладнання для складних біотехнічних об’єктів
На базі проведеного в першому розділі аналізу можна зробити висновок про необхідність розробки параметричної моделі у вигляді множин параметрів, які повністю і достатньо можуть описати взаємодію всередині об'єкта, що моделюється, для розробки методів управління і прийняття рішення в умовах часткової невизначеності.

Для подальшої розробки, визначимо постійні параметри системи, такі як використовувані види об’єктів та їх характеристики, що попередньо мають бути чисельно визначені експертами.



Для цього в даній роботі позначимо через множину параметрів тип досліджуваних біологічних об’єктів, що представлений як вираз:
 (2.1)
Дана множина має скінченний набір складових, кожен з яких являє собою узагальнене уявлення про біооб’єкти та може бути поділене на менші складові.

Кожний тип досліджуваних об’єктів складається зі своїх складових – сортів, та може бути представленим у вигляді окремої множини, що є підмножиною для множини А та показано у виразі


 (2.2)



Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   55


©netref.ru 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет