Avtomatlashtirishning texnik vositalari. O’quv qo’llanma

Sultonali Mukaramovich Abduraxmonov

O’quv qo‘llanma «Texnologik jarayonlar va ishlab chiqarishni avtomatlashtirish va boshqarish» yo‘nalishi bo‘yicha bakalavrlarni tayyorlashdagi «Avtomatlashtirishning texnik vositalari» fanidan adabiyot sifatida tayyorlangan. O‘quv qo‘llanmada avtomatashtirishning texnik vositalari fan doirasida ochib berilgan. Ularni yoritishda tizimlaridagi joylashish ketma-ketligiga moslashtirilgan. O‘quv qo‘llanma bakalavrlar, magistrlar va shu sohada shug‘ullanadigan muhandislar uchun mo‘ljallangan.

I BOB. AVTOMATLASHTIRISHGA TIZIMLI YONDASHISHDA TEXNIK VOSITALAR VA NAZORAT QURILMALAR

I BOB. AVTOMATLASHTIRISHGA TIZIMLI YONDASHISHDA TEXNIK VOSITALAR VA NAZORAT QURILMALAR

Tizimli yondashuv an’anaviy yondashuvdan yaxlitning o‘z qismlariga ega bo‘lmagan sifatlarga ega ekanligi haqidagi taxmindan farq qiladi. Elementlarni birlashtirish maqsadi butun va uning qismlari o‘rtasidagi bu bog‘liqlik tizimning ta’rifini beradi — bu o‘zaro bog‘langan qismlarning yig‘indisidir.

Avtomatlashtirish tarkibiga kiruvchi qurilma tizimga kiradigan va har bir alohida elementda mavjud bo‘lmagan zarur funksiyalarni bajarishda shunday xususiyatlar va qobiliyatlarni oladi:

— mavjud elektr motori (oddiy aylanish);

— mavjud dasturlashtiriladigan kontroller (axborotni qayta ishlash).

Sanab o‘tilganlarni birlashtirilish dasturlashtiriladigan elektr yuritma (chastotali o‘zgartirgich) yaratilishiga olib keladi.

Loyihaga tizimli yondashuv tizimning alohida qismlari o‘rtasidagi tizim aloqalarini hisobga olishni nazarda tutadi, tizim tuzilishini aniqlash, kuzatishlarni qayd etish, atributlarni aniqlash va tashqi muhit ta’sirini tahlil qilishni o‘z ichiga oladi. Tizim aloqalari tizim tarkibiy qismlarining sifat va miqdoriy xususiyatlariga ma’lum cheklovlar qo‘yadi.

Loyihalashda muhandisning vazifasi yechim usuliga qo‘yilgan ma’lum cheklovlar ostida, yechim natijasiga qo‘yilgan ma’lum cheklovlar ostida vazifaning optimal bajarilishini ta’minlaydigan tizimni ishlab chiqishdir.

Loyihalashda quyidagi cheklovlar mavjud:

— bilim bilan;

— belgilangan muddatlarda;

— uskunalar bo‘yicha;

— kompyuter texnologiyalari bo‘yicha;

— moddiy xarajatlar uchun;

— ishonchlilik nuqtayi nazaridan;

— texnologik;

— ma’muriy va boshqalar.

1.1. Avtomatlashtirish va boshqarishning texnik vositalari

Cheklovlar ro‘yxatini bilish va konkretlashtirish optimal loyihani yo‘lini belgilash, asossiz xarajatlardan qochish, loyiha vazifalarini amalga oshirish uchun zarur vositalarni tanlashni asoslash imkonini beradi. Shuning uchun loyihaning zaruriy qismi loyiha obyektining o‘ziga xos xususiyatlarini tahlil qilish bo‘limidir. Ishlab chiqarishni boshqarish tizimlari uchun texnologik boshqaruv obyekti (TBO) uchun o‘ziga xos xususiyatlarni va natijada cheklovlarni tahlil qilish kerak. Xususan, kurs va diplom loyihalarida texnik nazoratni tanlash uchun cheklovlar ro‘yxatini ko‘rsatish bilan TBO ni tegishli tahlil qilish kerak.

Muhandislik loyihalash jarayonining bosqichlari:

1) maqsadni aniqlash va vazifani belgilash;

2) cheklovlarni belgilash, yechim tanlash, rejani ishlab chiqish;

3) yechim usulini shakllantirish;

4) yechim usulini tahlil qilish;

5) qarorlarni konkretlashtirish.

Yechimlarni shakllantirish, tahlil qilish va konkretlashtirish bosqichlarida loyihalashtirilgan avtomatlashtirish va boshqarish tizimini (ABT) yaratish uchun tegishli texnik vositalarni tanlash kerak bo‘ladi.

Avtomatlashtirish va boshqarishning texnik vositalari (ABT TV) da quyidagi vazifalarni hal qilish uchun qo‘llaniladi:

— jarayon holati to‘g‘risidagi ma’lumotlarni yig‘ish va qayta ishlash;

— aloqa kanallari orqali axborot uzatish;

— axborotni o‘zgartirish, qayta ishlash va saqlash;

— boshqaruv guruhlarini shakllantirish;

— jarayonga ta’sir qilish uchun qurilmadan foydalanish va ta’minlash (jarayonga ta’sir qilish uchun energiya, mexanika, fizik ta’sir vositalaridan foydalanish);

— operatorga ma’lumot berish.

Tuzilgan muammolarni hal qilishni ta’minlaydigan asosiy texnik vositalarning sinflarini sanab o‘tamiz:

— ABT kirishidagi vositalar — sensorlar;

— ABT chiqishidagi vositalar — chiqish konvertorlari, bajarish qurilmalari;

— ichki ABT qurilmalari — boshqaruv bloklari, kuzatuvchilar (ular qo‘shimcha ma’lumotlarni hisoblab chiqadi yoki nazorat harakatlarini shakllantiradi);

— yordamchi qurilmalar — texnik hujjatlar, vizualizatsiya va ogohlantirish uskunalari.

Texnik vositalarni tanlashning spesifikatsiyasi tizimning narxini va texnik xususiyatlarini optimallashtirish muammosi bilan uzviy bog‘liqdir.

Muayyan ABTni tanlash uchun optimallashtirish vazifalari:

— tannarx bo‘yicha;

— sifati bo‘yicha;

— ishonchlilik nuqtayi nazaridan

Nazorat savollari

1. Avtomatlashtirishdan maqsad nima?

2. Avtomatlashtirish vositalari nima uchun kerak?

3. Avtomatlashtirishni loyihalashda qanday cheklovlar mavjud?

4. Avtomatlashgan tizimlarda kirishni qanday vositalar tashkil etadi?

5. Avtomatlashgan tizimlarda chiqishni qanday vositalar tashkil etadi?

1.2. TJ ABT loyihalash bosqichlari

1. Texnik topshiriq (mijoz emas, loyihachi tomonidan tuzilgan).

2. Amalga oshirish bosqichlari:

2.1. strukturaviy-algoritmik qismni loyihalash;

2.2. texnik vositalarga texnik talablarni ishlab chiqish;

2.3. ABT uchun texnik yordamni loyihalash;

2.4. ABT komponentlarini joylashtirish va ulash rejalarini ishlab chiqish;

2.5. texnik va ishchi hujjatlarni tayyorlash.

3. Buyurtmachining texnik maslahati bo‘yicha loyihani himoya qilish.

Murakkab vazifani loyihalashda uni oddiy kichik vazifalarga bo‘lish kerak, ularning yechimini tipik tuzilmalar darajasida topish mumkin.

Strukturaviy-algoritmik qismni loyihalashda tizimning ishlashini umumiy algoritmi ishlab chiqiladi, axborot oqimlarining tarkibi va tuzilishi aniqlanadi.

Ma’lumki, texnik va texnologik obyektlarni avtomatik boshqarish tizimlarini loyihalashning asosiy tushunchasi quyidagicha: Boshqarish obyektining matematik modeli va ushbu obyekt uchun boshqaruv tizimining optimal ishlashi mezonini belgilash.

Barcha cheklovlar e’tiborga olgan holda, boshqaruv moslamasining ishlash algoritmini aniqlash va barcha talablar bajarilishi uchun uning texnik bajarilishini amalga oshirish talab etiladi.

Murakkab texnologik obyektlarni boshqarish tizimlari uchun, shuningdek, tizimning axborot tuzilishini, ya’ni obyektning menejer bilan qo‘shimcha aloqa kanallarini soni va joylashishini aniqlash kerak, chunki bunday tizimlar odatda ko‘p tizimli va buzilish kompensatsiyasi bilan qurilgan. Tabiiyki, tizimning axborot strukturasini tanlash obyektning matematik modeliga ham ta’sir qiladi. Yetarli darajada yaxshi natija olish imkoniyatiga bir qator cheklovlar mavjud.

Boshqaruv tizimining texnik loyihasini amalga oshirishdan oldin boshqaruv obyektining modellari ishlab chiqishda cheklovlarni hisobga olish zarur, ushbu cheklovlar ham tashkiliy, ham asosiy sabablarga bog‘liq.

Tashkiliy tartibning eng muhim cheklovlaridan biri asosiy texnologik asbob-uskunalarni ishga tushirish bilan bir vaqtda boshqaruv tizimini ishga tushirishning mavjud amaliyotini hisobga olish kerak. Bu texnologik uskunalar uchun loyiha bilan deyarli bir vaqtning o‘zida boshqaruv tizimini ishlab chiqarish uchun loyiha hujjatlarini berishni talab qiladi.

Boshqaruv tizimini loyihalash boshlanishiga kelib, haqiqiy obyekt hali ham aniq emas va shuning uchun uning matematik modelini eksperimental ravishda olish imkoniyati yo‘q. Modellarni hisoblash yo‘li bilan olish juda ko‘p soddalashtirilgan taxminlarni kiritish bilan bog‘liq bo‘lib, ularning haqiqiyligini taqqoslash uchun standart yo‘qligi sababli tekshirish mumkin emas.

Loyihalash bosqichidan oldin olingan boshqaruv obyektlari modellarining aniqligi bo‘yicha fundamental cheklovlar obyektning matematik modelini yaratish vazifasining tizimli yechishga bog‘liq.

Ierarxiya va yaxlitlik. Gap model strukturasini tanlash va uni real obyektga yaqinlashtirish mezonlari haqida bormoqda.

Bu tanlov nafaqat obyektning xususiyatlari bilan belgilanadi, balki butun boshqaruv tizimining optimal ishlashi mezonini tanlashga va natijada ishlash algoritmiga bog‘liq.

Uning nazorat qismi. Tizimli paradoks yuzaga keladi: obyekt modelini olish uchun boshqaruv moslamasining ishlash algoritmini bilish, aslida qaysi obyekt modeli kerakligini topish kerak. Ushbu paradoksni hisobga olmaslik, obyekt modeliga muvofiq ishlab chiqilgan optimal boshqaruv tizimi, uni haqiqiy obyektda amalga oshirilgandan so‘ng, nafaqat optimal bo‘lmagan, balki hattoki bo‘lib chiqishiga olib kelishi mumkin.

Beqarorlik. Shu munosabat bilan, tahlil shuni ko‘rsatadiki, o‘rtacha ildiz yoki integral kvadratning minimal mezonlari bo‘yicha, ya’ni ustun qo‘llanilgan mezonlarga ko‘ra qurilgan obyekt modellari ayniqsa muhim bo‘lishi mumkin.

Xavflilik. Ushbu paradoksdan, shuningdek, tizimli fikrlashning har qanday paradoksdan chiqish yo‘li, ma’lum bo‘lgan dastlabki ma’lumotlarga asoslanib, ketma-ket yaqinlashish (iteratsiya) usulidan foydalanishdir.

Obyekt modeli haqida to‘liq bo‘lmagan ma’lumotlar, uni boshqarish algoritmini optimallashtirish bilan bir vaqtning o‘zida asta-sekin to‘ldiriladi. Bunday takrorlanadigan «identifikatsiyalash-optimallashtirish» protsedurasini tashkil etish boshqaruv tizimini ishga tushirish bosqichini ham o‘z ichiga olishi kerak.

Jarayonni boshqarish tizimlarini ishlab chiqishda hal qilingan vazifalarni alohida bosqichlar o‘rtasida optimal qayta taqsimlash kerak.

1. Texnik topshiriqlarni, texnik va ishchi loyihani shakllantirish bosqichida boshqaruv tizimining axborot tuzilmalarining mumkin bo‘lgan variantlari ko‘rsatilgan va har bir variantni amalga oshirish uchun yetarli bo‘lgan axborot-texnik ta’minot aniqlanadi. Bu yerda boshqaruv algoritmlarini umumiy shaklda shakllantirishga ruxsat beriladi; sozlash parametrlarining raqamli qiymatlari juda katta darajada yaqinlashish bilan baholanishi mumkin. Loyiha, boshqaruv algoritmlari va ushbu algoritmlarni amalga oshiradigan texnik vositalardan tashqari, loyihaning ajralmas qismi sifatida «identifikatsiyalash-optimallashtirish» vositalarini o‘z ichiga olishi kerak.

Tizimni ishga tushirish bosqichida, shuningdek tizimni takomillashtirish maqsadida obyektni keyingi ekspluatatsiya qilish jarayonida sinashlar olib boriladi.

2. Tizimni ishga tushirish (amalga oshirish) bosqichida tizimda mavjud texnik vositalar va dasturlar yordamida qabul qilingan yechimlar optimallashtiriladi va eng yaxshisi tanlanadi.

Nazorat savollari

1. Loyihalashning qanday bosqichlari mavjud?

2. Texnik topshiriq nima?

3. Algoritm qanday tuziladi?

4. Jarayon modeli nima?

5. Tizimni topshirig‘ini qanday shakllantiriladi?

1.3. Boshqaruv tizimlarining texnik vositalarini loyihalashda tizimli yondashuv

1. Tizimning ishlashini tahlil qilish bosqichida tizimni har tomonlama o‘rganish quyidagi maqsadlarda amalga oshiriladi:

a) obyektga nisbatan belgilash usullarini tanlash va uni amalga oshirish bo‘yicha operatsion xodimlarga tavsiyalar berish;

b) tizimni mumkin bo‘lgan takomillashtirish yo‘llarini aniqlash.

Tuzilgan loyiha konsepsiyasi dasturlashtiriladigan kontrollerlar asosida qurilgan boshqaruv tizimlarida to‘liq qo‘llanilishi mumkin, chunki bunday tizimlarda to‘g‘ridan-to‘g‘ri operatsion tizimni ishga tushirish jarayonida algoritmlar va boshqaruv tuzilmalarida qiyinchiliklarsiz amalga oshirish mumkin.

Texnik ta’minotni loyihalash natijasi hal etilayotgan muammoning o‘ziga xos xususiyatlari bilan belgilanadigan texnik talablarni hisobga olgan holda lokal avtomatlashtirish tizimlarini, blok-sxemalarini va o‘lchash va nazorat qilish kompyuter kompleksining tarkibini ishlab chiqishdir.

Texnik talablarning quyidagi sinflari mavjud:

a) asosiylari — unumdorlik, ishonchlilik, atrof-muhit sharoitlariga qarshilik, tashqi ta’sirga chidamlilik, birlashtirilgan bloklardan foydalanish;

b) yordamchi — elementar va konstruktiv asos jihatidan alohida texnik vositalarning mosligi;

v) iqtisodiy — kapital sarflar va barcha jihozlarni ishlatish uchun minimal xarajatlarga erishish. Bu avvalgi barcha bo‘limlarda hisobga olinishi kerak.

Masalan, texnik hisoblash vositalari quyidagi funksiyailarning sifati bilan baholanadi:

— kiruvchi ma’lumotlarni qayta ishlash;

— xodimlar uchun kerakli ma’lumotlarni chiqarish;

— yuqori sathga ma’lumotlarni uzatish;

— xodimlarni nazorat qilishning tashkiliy tizimlarini yaratish;

— kirish va chiqish parametrlarini aniqlash, boshqarish harakatlari.

Bundan tashqari, tizimda ishlatiladigan hisoblash vositalari uchun ish rejimini tanlash muhim:

— real vaqt (tashqi so‘rovga javob boshqariladigan jarayonning tezligi bilan belgilanadigan minimal vaqt oralig‘ida amalga oshiriladi);

— boshqarish davrlari bo‘yicha yoki muvofiqlashtirish (boshqaruv siklik takrorlanadigan buyruqlar guruhlarini o‘z ichiga oladi, masalan, dastur boshqaruviga ega mashinalar).

Ko‘pgina loyihalarni tizimli tahlil qilish va ularni keyinchalik amalga oshirish loyihalash bosqichida ham, tizimning keyingi «foydalanish"da ham umumlashtirilgan xarajatlar va umumlashtirilgan loyiha samaradorligi o‘rtasidagi umumiy muhim natijani aniqlash imkonini berdi.

Loyihani, loyihalash jarayoni va loyihani amalga oshirish samaradorligining xarajatlarga umumiy bog‘liqligi grafikda ko‘rsatilgan (1.1-rasm).

1.1 — rasm. Samaradorlikni sarfga bog‘liqligi: Эф — samaradorlik; С — narxi; З — sarf

Grafik tahlilidan ko‘rinib turibdiki, loyihaning samaradorligi

juda kam xarajat bilan ham, juda ko‘p xarajat bilan ham past bo‘lishi mumkin.

З1 — juda kam xarajat, salbiy samaradorlik;

З2 — xarajatlarni oshirish kerak, samaradorlik nolga teng;

З3 — eng yaxshi kombinatsiya; bunday xarajatlar bilan biz maksimal samaradorlik darajasiga erishamiz;

З4 — juda ko‘p xarajatlar mablag‘larning isrof qilinishiga, samaradorlikning pasayishiga olib keladi.

Loyihachining tizimli yondashuvi, tajribasi va bilimi loyihalashtirilgan tizimdagi muhim ulanishlarning eng ko‘p sonini va ular tomonidan yuzaga keladigan cheklovlarni hisobga olgan holda eng yuqori samaradorlik darajasiga yaqinlashishga yordam beradi. Samaradorlikni baholashda tahlil, ekspert baholashlari, to‘g‘ridan-to‘g‘ri hisob-kitoblar, matematik modellashtirish usullaridan foydalanishi mumkin.

Samaradorlik prinsipidan foydalanib, tizimni loyihalashning asosiy usulini shakllantirish mumkin: yagona tizim funksional xususiyatga ko‘ra qismlarga bo‘linadi, ushbu qismlarni amalga oshirishning mumkin bo‘lgan variantlari, ular o‘rtasidagi aloqalar o‘rnatiladi va berilgan bo‘yicha variantlar to‘plami, talablarga javob beradigan tizim tuzilishi tanlanadi.

Maksimal kutilgan samaradorlik uchun boshqaruv tizimlarining texnik vositalarini loyihalashda tizimli yondashuv ahamiyati katta. Avtomatlashtirish va boshqarish tizimlarining texnik vositalarini tanlash vazifasi bilan bog‘liq holda, ushbu vositalarning mutanosibligi va yetarliligi tamoyillariga amal qilish muhimdir. Foydalanish shartlari va ruxsat etilgan Xarajatlar bo‘yicha belgilangan cheklovlarni hisobga olgan holda vazifani bajarish kerak.

Nazorat savollari

1. Avtomatlashtirilgan tizimlarni boshqarish tizimi qanday shakllantiriladi?

2. Boshqarish tizimi qanday qurilmalardan iborat?

3. Avtomatlashtirilgan tizimlarni samaradorligi nimalardan iborat?

4. Samaradorlik bilan sarf qanday bog‘langan?