Разработка структурной и функциональной схем. Метод пошаговой детализации

 

На этапе предварительного проектирования при структурном подходе уточняется структура ПО, т.е. определяются структурные элементы и связи между ними. Результат - структурная и/или функциональная схемы.

Структурной называют схему, отражающую состав и взаимодействие по управлению частей разрабатываемого программного обеспечения.

Функциональная схема или схема данных - схема взаимодействия компонентов программного обеспечения с описанием основных функций и информационных потоков, состава данных в потоках и указанием используемых файлов и устройств.

Структурными компонентами программной системы или программного комплекса могут служить программы, пакеты программ, подсистемы, библиотеки ресурсов и т. п.

Для изображения функциональных схем используют специальные обозначения, установленные стандартом ГОСТ 19.701-90.

Основным приемом метода пошаговой декомпозиции является структурная декомпозиция. Результатом декомпозиции является структурная схема программы, которая представляет собой многоуровневую иерархическую схему взаимодействия подпрограмм по управлению.

Основные принципы:

- нисходящий подход;

- принцип вертикального управления;

- принцип необходимой детальности.

Рекомендации при выделении модулей (подпрограмм):

- не отделять операции инициализации и завершения от соответствующей обработки;

- избегать излишне специализированных и излишне универсальных модулей;

- избегать дублирования действий в различных модулях;

- группировать сообщения об ошибках (информационные сообщения) в один модуль.

Структурные схемы измерения и управления

На структурной схеме отображаются в общем виде основные решения проекта по функциональной, организационной и технической структурам АСУТП с соблюдением иерархии системы и взаимосвязей между пунктами контроля и управления, оперативным персоналом и технологическим объектом управления.

Структурные схемы управления и контроля рекомендуется разрабатывать в соответствии с РТМ252.40.

Принятые решения на уровне структурной схеме должны проходить по всей документации проекта:

- функциональной схеме:

- принципиальным схемам:

- заказным спецификациям КТО.

Исходные материалы для разработки структурных схем:

- задание на проектирование;

- принципиальные технологические схемы основного и вспомогательного производств технологического объекта;

- задание на проектирование оперативной связи подразделений автоматизируемого технологического объекта;

- генплан и титульный список технологического объекта.

Функциональные схемы являются основным техническим документом, определяющим функционально-блочную структуру отдельных узлов автоматического контроля, управления и регулирования технологического процесса и оснащение объекта управления приборами и средствами автоматизации.

Объектом управления в системах автоматизации технологических процессов является совокупность основного и вспомогательного оборудования запорными и регулирующими органами, а также энергии, сырья и других материалов, определяемых особенностями используемой технологии [5].

Создание эффективных систем автоматизации предопределяет необходимость глубокого изучения технологического процесса не только проектировщиками, но и специалистами монтажно-наладочных и эксплуатационных организаций.

При разработке функциональных схем автоматизации технологического процесса необходимо решать следующее:

- получение первичной информации о состоянии технологического процесса и оборудования;

- непосредственное воздействие на технологический процесс для управления им;

- стабилизация технологических параметров процесса;

- контроль и регистрация технологических параметров процессов, и состояние технологического оборудования.

Указанные задачи решаются на основании анализа условий работы технологического оборудования, выявление законов и критериев управления объектом, а также требований, предъявляемых к точности стабилизации, контроля и регистрации технологических параметров, к качеству регулирования и надежности.

Функциональные задачи автоматизации, как правило, реализуются с помощью технических средств, включающих в себя:

- отборные устройства;

- средства получения первичной информации;

- средства преобразования и переработки информации;

- средства представления и выдачи и формации обслуживающему персоналу и т.д.

Результатом составления функциональных схем является:

- выбор метода измерения технологических параметров;

- выбор основных технических средств автоматизации, наиболее полно отвечающих предъявленным требованиям и условиям работы автоматизируемого объекта;

- определение приводов исполнительных механизмов регулирующих и запорных органов технологического оборудования, управляемого автоматически или дистанционно;

- размещение средств автоматизации на щитах и пультах, на технологическом оборудовании, или по месту;

- определение способов представления информации о состоянии технологического процесса и оборудования.

При разработке проектов автоматизации следует руководствовать следующими принципами [1]:

1. Уровень автоматизации должен определяться целесообразностью внедрения определенного комплекса на основе современных научно- технических разработок, а также перспективной модернизации и развития технологического процесса, с возможностью дальнейшего наращивания функций управления.

2. При разработке функциональных схем и выборе комплекса технических средств должны учитываться следующие условия:

- вид и характер технологического процесса;

- условия пожаро- и взрывоопасности;

- агрессивность и токсичность окружающей среды;

- параметры и физико-химические свойства измеряемой среды, расстояние от мест установки датчиков, вспомогательных устройств, исполнительных механизмов, приводов машин и запорных органов до пунктов управления и контроля;

- требуемая точность и быстродействие средств автоматизации.

3. Система автоматизации должна строиться на базе серийно выпускаемых средств автоматизации и вычислительной техники. При разработке проектов необходимо стремиться к применению однотипных средств и унифицированных систем для обеспечения простоты их обслуживания взаимозаменяемости, ремонтопригодности.

4. В качестве первичных датчиков, преобразователей, вторичных приборов, регулирующих  и исполнительных устройств, следует использовать приборы и средства автоматизации Государственной системы промышленных приборов (ГСП).

5. Выбор энергии (электрической, пневматической или гидравлической) для систем автоматизации должен быть определен условиями технологического процесса, его взрыво- и пожаро- опасности, а также условий быстродействия реакции системы, дальности передачи и, усилиями передвижения исполнительных органов и надежностью срабатывания.

6. Количество точек контроля и регулирования должно быть необходимо достаточным, для обеспечения оптимальности ведения процесса. Вспомогательные приборы и средства автоматизации необходимо размещать на отельных неоперативных щитах.

Технологическое оборудование и коммуникации должны изображаться упрощенно.

На технологических трубопроводах должны показывать ту регулирующую и запорную арматуру, которая непосредственно участвует в контроле и управлении процессом.

Технологические коммуникации и трубопроводы могут маркироваться условными обозначениями по ГОСТ2.784-70, либо иметь текстовое обозначение, принятое по технологической схеме, с указанием марки и диаметра трубопровода.

Так основные обозначения трубопроводов по ГОСТу, следующие:

1- Вода;

2- Пар;

3- Воздух;

4- Азот.

Технологические аппараты также должны иметь текстовое обозначение в соответствии с технологической схемой, на схеме обязательно должно указывать направление потоков сред.

 

Заключение

 

В ходе выполнения данной научно-исследовательской работы были получены следующие результаты:

1) Наработанные типовые схемы, схемные и программные решения, используемые разработчиками при разработке АСУ ТП, позволяют им решать текущие задачи управления оборудованием или процессом, не прибегая к сложным исследовательским методам.

2) Применяемые при проектировании стандарты, позволяют создавать рабочую документацию, не требующую от исполнителей специальных знаний, которыми обладает проектировщик, а только знакомства с условными обозначениями средств автоматики и правилами выполнения схем.

 

 

Библиографический список

1. Бородин, И.Ф. Автоматизация технологических процессов / И.Ф. Бородин, Ю.А. Судник. – М.: КолосС, 2004. – 344 с.

2. Инжиниринг электроприводов и систем автоматизации: учебное пособие / М.П. Белов, О.И. Заметов, А.Е. Козярук и др.; под ред. В.А. Новикова, Л.М. Чернигова. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 368 с.

3. Корытин, А.М. Автоматизация типовых технологических процессов и установок: Учебник для вузов / А.М. Корытин, Н. К. Петров, С. Н. Радимов, Н. К. Шапарев. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 432 с.

4. Нестерова, А.Л. Проектирование АСУТП. Методическое пособие / А.Л. Нестерова. – Книга 1 – СПб.: ДЕАН, 2006. – 345 с.

5. Полетаев, В.А. Проектирование систем управления: учебное пособие / В.А. Полетаев, И.В. Чичерин; ГОУ ВПО КузГТУ. – Кемерово, 2008. – 120 с.