Определения, базовые понятия из области информационных технологий

Согласно определению, принятому ЮНЕСКО, Информационные Технологии (ИТ) — это комплекс взаимосвязанных научных, технологических, инженерных дисциплин, изучающих методы эффективной организации труда людей, занятых обработкой и хранением информации с помощью вычислительной техники, методы организации (выч. техники) и взаимодействия с людьми и производственным оборудованием, их (методов) практические применение, а также связанные со всем этим социальные, экономические и культурные проблемы.

Можно сказать проще:

Информационные технологии (ИТ, от англ. information technology, IT) — это класс областей деятельности, относящихся к технологиям создания, сохранения, управления и обработки данных, в том числе с применением вычислительной техники.

А можно вообще просто (дословно): работа с или обработка информации.

Об истории, развитии информационных технологий можно самостоятельно почитать в интернете.

ИТ ассоциируют, а часто просто путают с компьютерными технологиями. Действительно, компьютер, а сегодня правильнее говорить уже о неком персональном вычислительно-коммуникационном устройстве является универсальным техническим средством обработки и обмена любой информацией, он играет роль усилителя интеллектуальных возможностей человека и общества в целом. Он первым из информационно-технологичных устройств входит в нашу жизнь, используется постоянно.

Однако не стоит замыкать область ИТ только компьютерами и персональными гаджетами. Вычислительные устройства, способные эффективно (производительно) обрабатывать, хранить и обмениваться большими объемами информации, широко распространены в промышленности, автомобилях, медицине и многих других сферах. Например, современные микроконтроллеры, используемые для управления двигателями (т.е. в электроприводе) имеют производительность порядка 100-150 MIPS, встроенную память 256K и промышленных коммуникационные интерфейсы пропускной способностью порядка 1 MБод. И эти характеристики постоянно растут.

Основные черты современных ИТ:

· структурированность и стандартизированность цифровой обработки, обмена данными;

· широкое использование машинного хранения и предоставление информации в необходимом виде;

· передача огромных объемов информации посредством цифровых технологий на практически безграничные расстояния.

Преимущества и причины широкого внедрения ИТ:

- информация стала более доступной и понятной – появились общепризнанные «системы координат» = стандарты понимания информации, стало легче получать и обмениваться информацией;

- повышение эффективности деятельности (снижение стоимости и повышение производительности) реализуется через автоматизацию – замену труда человека трудом машин. Автоматизация требует получения, обработки и хранения информации, как правило в режиме реального времени;

- автоматизация приводит к упрощению отдельных процессов, в результате появляется больше исполнителей – конкурентов. А также автоматизация увеличивает (кратно) объемы продукции. Т.е. требуются гибкость и глобальное управление. Понятно, что это невозможно без обратной связи с потребителем, мониторингом собственных процессов, экспертных систем и пр. Все это, по-сути, работа с информацией.

Текущий период автоматизации промышленности характеризуется интеграцией автоматизированных систем различных уровней в единую АСУП в информационном, программном и техническом плане. Наблюдается сближение стандартов и интерфейсов различных аппаратных и программных средств автоматизации, используемых как в рамках одного уровня иерархии управления, так и при связи между уровнями. Внедряются промышленные протоколы на основе Ethernet, упрощающие доступ к информации технологического характера с административного уровня предприятия. Создаются операционные системы и базы данных, предоставляющие доступ в реальном времени к информации как с производственного, так и управленческого уровня. Наблюдается все более глубокое проникновение технологий Internet во все уровни системы автоматизации предприятия.

Объективность процесса интеграции автоматизированных систем управления различного уровня в единое целое определяется предпосылками, которые можно узнать из [1 – уч. пособие «Средства коммуникации современных электроприводов»].

При этом создание и внедрение интегрированной АСУП позволяет предприятию получить серьезные преимущества, о них сказано также в [1 – уч. пособие].

2. Место ЭП в АСУП и его задачи как элемента этой структуры.

В производственно-технологическом процессе с точки зрения задач управления можно выделить несколько уровней.

Нижним, базовым является уровень периферийного оборудования: датчиков, исполнительных устройств реле, задвижек, клапанов и т.п.

На следующем уровне располагаются устройства, анализирующие информацию и формирующие управление для периферийного оборудования. Уровень промышленных контроллеров.

Промышленные контроллеры обмениваются информацией с вышестоящими устройствами, образующими уровень цеха, по сети цеха (cell net). Её примерами являются MODBUS, Profibus, Foundation Fieldbus.

Верхним уровнем иерархии управления производственным процессом является уровень предприятия, а связующей средой между ним и уровнем цеха является сеть предприятия. Сеть предприятия (area net) чаще всего строится на основе офисной сети, где стандартом фактически является протокол Ethernet.

Отметим, что представленная структура имеет архитектуру с «распределенным интеллектом.

Такая архитектура существенно увеличивает производительность, надежность и масштабируемость систем.

Современный ЭП переменного тока в структуре управления производственно-технологическим процессом занимает место на уровнях периферийного оборудования и промышленных контроллеров. Он уже не является просто исполнительным устройством, он является составной частью общего распределенного интеллекта АСУП. Помимо традиционных задач регулирования момента, скорости, положения вала двигателя ЭП на основе информации датчиков в соответствии с заложенным алгоритмом должен принимать решения и выдавать команды исполнительным устройствам, другим приводам, изменять свои параметры и структуру. Например, в многодвигательных системах поточных линий один из ЭП (ведущий) может координировать работу нескольких, объединенных одной технологической операцией приводов. В ЭП многозвенного манипулятора ЭП одного из звеньев может согласовывать движение всего манипулятора при перемещении исполнительного органа. В насосной станции один из работающих ЭП может обеспечивать постоянное давление в магистрали, диагностику и оптимизацию работы насосов. В опорно-поворотных устройствах антенн, телескопов, кранов один из ЭП может формировать задание остальным, выравнивая тем самым нагрузку. Эти задачи традиционно выполнял промышленный контроллер. Следовательно, современный ЭП должен быть способен выполнять функции промышленного контроллера или даже заменять его, создавая локальные объектно-ориентированные ЭП с помощью собственных микропроцессорных средств.

Важной задачей регулируемого ЭП является сбор данных о параметрах технологического процесса, о своём состоянии и передача этих данных вышестоящему устройству в режиме реального времени. ЭП должен обеспечивать максимально широкий список переменных, информацию о значении которых может запросить вышестоящее устройство. При этом можно разбить этот список на группы по периодичности информирования вышестоящего устройства. Всегда существует группа переменных, например, мгновенные значения токов или значение технологического параметра, значения которых необходимо передавать в режиме реального времени, в некоторых случаях каждые несколько миллисекунд. Остальные переменные, например, время работы ЭП или температура, могут передаваться каждые несколько секунд, минут или даже часов. Наряду с передачей информации ЭП должен обеспечивать прием команд управления от вышестоящего устройства. В целом, современный ЭП должен быть способен обмениваться информацией с другими элементами АСУТП в режиме реального времени и на принятом в АСУТП «языке».

В целом, вышеперечисленные задачи можно охарактеризовать как задачи обмена информацией, управления и автоматизации. Для удобства, далее в лекциях будем называть их коммуникационными задачами.

3.