Система обслуживания и ремонта оборудования энергохозяйств промпредприятий - Информационное обеспечение функционирования АСУ Р

Главным элементом АСУ Р является ЭВМ, предназначенная для обработки данных по соответствующей программе. ЭВМ состоит из устройства ввода и вывода, памяти и устройства центрального вычислителя—процессора (устройство управления и арифметико-логическое устройство) (рис. 5.5).
Устройство ввода воспринимает информацию, данную только в той форме, которая может быть введена в центральный вычислитель, процессор и обработана им. Данные — это набор цифр, букв или сигналов, соответствующих определенным параметрам. Порядок и последовательность ввода определяются программой — совокупностью команд машине. Данные и программа в устройстве ввода предварительно преобразуются в двоичный код, представляющий собой электрические сигналы двух типов — 1 или 0. Эти сигналы (1 и 0) являются аналогами состояний электронных элементов вычислительной машины, с помощью которых реализуются основные вычислительные операции.

Рис. 5.5. Структурная схема ЭВМ
Элементы могут принимать состояния «выключено — включено», «есть сигнал — нет сигнала». Покажем это на простейшем примере.
Имеются четыре последовательно расположенные лампы с присвоенными им в геометрической последовательности номерами 1, 2, 4 , 8... (рис. 5.6). Если все лампы горят, значит, есть информация во всех лампах и сумма номеров равна пятнадцати (1+2+4-1-8=15), если лампы не горят — информации нет и сумма номеров равна нулю. Если горят лампы с порядковыми номерами 1 и 4, а лампы с номерами 2 и 8 не горят, то имеем сумму, равную пяти (1 + 4=5). Система двоичного счисления в этом случае выражается в виде 0101. Таким образом, здесь можно получить любой десятичный показатель от 0 до 15. Показатель, предназначенный для соответствующего номера двоичного значения, называется кодом для выражения соответствующих данных.
Ввод данных производится с помощью перфокарты, перфоленты, магнитной ленты, магнитных дисков, на которых соответствующим образом нанесена информация. В устройствах ввода информация из внешней формы представления преобразуется в электрические сигналы, воспринимаемые ЭВМ. Данные и программа, введенные в устройство ввода, поступают затем в основную память машины.

Память машины представляет собой устройство на базе электронных элементов, в которых хранятся данные в закодированном виде. В памяти каждая часть информации хранится в определенном месте, в ячейках памяти, которые заранее пронумерованы, и при необходимости их можно легко отыскать и считать содержимое.

Рис. 5.6 Изображение данных в двоичной системе счисления
Рис. 5.7. Элемент памяти ЭВМ на ферритовых кольцах


В каждый элемент памяти может быть занесено одно двоичное число бит, т. е. 1 или 0. Группа элементов памяти составляет ячейку или слово памяти, которое содержит число элементов, кратное 8, т. е. 8, 16, 32 и т. д. Ячейка или слово памяти, состоящее из восьми двоичных разрядов, называется байтом. В зависимости от размера ячейки ЭВМ бывают 1, 2 и 4-байтными.
Память машины подразделяется на основную, внешнюю и регистры. В основной памяти хранятся программы и данные. Внешняя, большая по объему (и более дешевая по сравнению с основной) память применяется при создании библиотек программ и больших архивов информации. Регистры (они имеются в вычислителе и в устройствах ввода и вывода) применяются для временного хранения информации в процессе ее обработки. Память машины может быть выполнена на основе ферритовых матриц, полупроводниковых интегральных триггерных микросхем, на основе устройств новых методов записи информации.
Память на основе ферритовых колец (рис. 5.7) организуется так. Если через кольцо протянуть перпендикулярно провода и пропускать по ним импульсы электрического тока, то можно изменять магнитные состояния колец, т. е. можно создавать двоичные поля на этих кольцах: + или —, 0 или 1, да или нет. Из таких колец с проводами набирается решетка — матрица памяти, а из соответствующего числа матриц (семь для двоичной системы) — память машины.
Устройство внешней памяти последних ЭВМ основано на базе носителей информации большой емкости. Это магнитные ленты (ферромагнитные ленты длиной до 750 м и шириной 12,9 мм), магнитные диски и гибкие магнитные диски (пластмассовая пластина с магнитным слоем диаметром до 35 см). Магнитная лента используется в устройствах последовательного доступа информации, где для отыскания нужного массива информации приходится просмотреть массивы, лежащие вокруг, на что может быть затрачено несколько десятков минут. В настоящее время стали применяться кассетные магнитные ленты типа кассетных магнитных лент бытовых магнитофонов. Кассетные магнитные ленты нашли применение в мини- и микроЭВМ. В устройствах параллельного, прямого доступа применяются магнитные диски и дискеты диаметром до 133 мм. Информация на диске записывается последовательно, концентрическими дорожками. Эти дорожки разделены на секторы, которые снабжены адресом. Запись и считывание информации с дисков производится головками, расположенными над диском и под ним. Дискета имеет только одну рабочую поверхность, поэтому запись и считывание происходят одной головкой.
По функции, назначению память машины делится на оперативно-запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и перепрограммирующее запоминающее устройство (ППЗУ); ОЗУ используется для хранения данных и программ, ПЗУ и ППЗУ — для хранения постоянных или редко изменяющихся программ, а также для хранения различных постоянных чисел — констант. Память ЭВМ помимо хранения информации включает в себя схемы управления для дешифрации адреса, а также управления записью и чтением и др.
Все основные операции ЭВМ происходят в центральном процессоре. Он состоит из устройства управления и контроле и арифметико-логического устройства. Устройство управления координирует и контролирует работу всей системы ЭВМ в соответствии с программой, следит за работой центрального процессора, вводных и выводных устройств, управляет перемещением данных между запоминающими устройствами и арифметико-логической частью, обеспечивает автоматический, непрерывный процесс работы. Арифметическое и логическое устройства взаимосвязаны и выполняют арифметические и логические действия. В арифметической части производятся операции сложения, вычитания, умножения, деления, перемещения, сравнения. В логической части проверяются различные условия, которые возникают в процессе решения задачи, принимаются решения и вносятся изменения в последовательность исполнения указаний на основе формальной логики.
В некоторых ЭВМ помимо центрального процессора для повышения его эффективности имеются вспомогательные процессоры (периферийные процессоры, контроллеры внешних устройств, специальные вычислительные устройства и др.). К устройствам центрального процессора может быть отнесен также пульт ЭВМ для связи с оператором (дисплей с клавиатурой, электрическая пишущая машинка, панель с переключателями и индикаторами).
Процессы и операции в ЭВМ проходят последовательно во времени, в такт времени, к которому «привязываются» машинные команды. Для задания такта или временных отметок в центральном процессоре имеется генератор сигналов, вырабатывающий непрерывные импульсы установленного периода.
Таким образом, рассмотрев основные элементы работы ЭВМ и его устройств, поставим вопрос: как в целом происходит движение информации и обработка данных в машине? Это происходит, в упрощенном виде, в следующем порядке.
После представления задачи, информации, данных в требуемой машиной закодированной форме производится их введение в ЭВМ через устройство ввода с помощью соответствующих команд. В устройстве ввода данные дешифруются, преобразуются в электрические сигналы и поступают в память машины — запоминающее устройство. Если тем или иным образом устройству управления указать, с какой ячейки памяти, с какого адреса начать выполнять задачу по заранее составленной на языке машины программе и пустить ее, процесс вычисления и обработки данных пойдет автоматически. Устройство управления выберет из памяти первую указанную команду, расшифрует указания, содержащиеся в этой команде, заставит устройства машины выполнять эти указания и перейдет автоматически к выполнению следующей команды. Этот процесс последовательной выборки и выполнения команд будет продолжаться до тех пор, пока не появится команда, указывающая на необходимость прервать последовательное выполнение операций и перейти к выполнению новой последовательности по указанному в команде адресу, или до тех пор, пока не появится команда, говорящая о том, что надо прекратить обработку данных. Завершается обработка данных, как правило, выводом результатов на печатающее устройство, экран и т. п.
Описанные принципы работы, структура и состав типичны для всех ЭВМ. В настоящее время насчитывается несколько тысяч различных типов ЭВМ, различающихся назначением, производительностью, быстродействием и другими параметрами. Они подразделяются на несколько классов: универсальные машины средней, большой и сверхбольшой производительности, мини-машины, микро-машины, микропроцессоры. Такое подразделение довольно условно, так как четкой границы между ними нет. Иногда их подразделяют еще по стоимости, уровню применения, по занимаемой площади и другим критериям. Классы, уровень применения и некоторые данные по ЭВМ приведены в табл. 5.1.
Для решения задач АСУ Р оборудования энергохозяйств предприятий достаточно ЭВМ пятого и четвертого классов. Подробности технического оснащения АСУ Р будут рассмотрены далее.

Таблица 5.1. Некоторые данные ЭВМ

Применительно к АСУ Р под информационным обеспечением понимают совокупность различных показателей, данных по нормативам, документов, справочников, а также форм и методов их сбора, хранения, корректировки, контроля и т. п. для машинной обработки в АСУ. Формирование информационной базы АСУ Р, т. е. отбор информации для решения задач, является ответственным этапом.
Для функционирования информационного обеспечения необходимо предусмотреть:
подготовку нормативно-справочных документов энергоремонтной службы;
организацию получения и использования информации из задач других подсистем АСУП;
организацию получения оперативной, повседневной информации, необходимой для обеспечения четкой работы АСУ Р.
Объем и вид информации зависят от вида и числа решаемых задач, а также способов и методов их решения. Наиболее оптимальный объем информации означает минимум ее объема (не больше и не меньше, чем нужно для того, чтобы решать соответствующие задачи), удобство расположения, поиска и другие критерии.
Состав информационной базы АСУ Р в условно систематизированном виде представлен на рис. 5.8. Может быть и другая классификация в зависимости от вида АСУ Р, решаемых задач и других критериев.
Чтобы конкретизировать понятие информационной базы АСУ Р рассматриваемого вида, обратимся к задаче, поставленной в § 5.1. Для этого данную задачу по возможности упростим для того, чтобы легче было составить соответствующую программу для ЭВМ.

Таблица 5.2. График ремонта оборудования энергохозяйства предприятия (годовой)

Таблица 5.3. График ремонта оборудования энергохозяйства предприятия (месячный)

Из указанных ранее четырех задач информационная база нашей АСУ Р должна быть в состоянии обеспечить решение, прежде всего, двух из них — составление годового и месячного графиков ремонта. Эти графики ремонта (в упрощенном виде) должны выглядеть следующим образом (табл. 5.2 и 5.3).

Рис. 5.8. Элементы состава информационной базы АСУ Р оборудования энергохозяйства предприятия

Из этих графиков видно, какая информация нам прежде всего нужна, какие массивы данных должны быть организованы. Это, прежде всего массив «оборудование энергохозяйства предприятия». Формирование данного массива является работой одноразового характера, но многоразового применения. Поэтому необходимо тщательно подойти к его оформлению. Конечно, желательна классификация оборудования энергохозяйства. Основу классификации может составить какой-либо принцип. Таким принципом могут быть принцип иерархической классификации оборудования как видов продукции народного хозяйства, принцип распределения оборудования по видам энергетических хозяйств предприятия или другие принципы.
Для формирования данного массива информации на машинных носителях необходимо вначале сформировать его оригинал на немашинном носителе (микрофильмы, картотеки, журналы и т. п.), при этом он должен быть максимально формализован, т. е. упрощен и унифицирован для машинной обработки. Такой оригинал может быть выполнен на базе обычно имеющегося на предприятиях журнала учета энергооборудования предприятия. В нашей задаче не требуется указания основных технических параметров оборудования, однако эти данные очень часто бывают нужны для решения различных вопросов как ремонта, так и вопросов эксплуатации. Поэтому необходимо ввести эти данные в информационный массив. Далее должны быть введены адреса оборудования — заводской и инвентарный номер, место нахождения и другие основные данные.
Другим документом информационной базы АСУ Р является собственно Система ТОР ЭО со всеми ее нормами и нормативами технического обслуживания и ремонта.
Информационную базу АСУ Р могут составить, кроме того, различные прейскуранты на оборудование, ценники на материалы, тарифно-квалификационные справочники работ и профессий рабочих, нормы и расценки ремонтных работ, по учету и движению материалов, запасных частей и комплектующих изделий, различные технико-экономические и другие показатели деятельности предприятия, паспорт предприятия, другие справки и документы и т. д.
В заключение приведем общие требования к информационной базе АСУ Р оборудования энергохозяйств предприятий:
информационная база должна быть необходимой, достоверной и достаточной;
должно быть обеспечено длительное хранение информации;
информация должна отвечать требованиям, предъявляемым к ней АСУ, и ее принципам;
должно быть исключено дублирование информации, но учтена возможность корректировки и расширения информационной базы;
информация должна быть построена так, чтобы обеспечить ее оптимальный поиск;
информационная база АСУ Р должна быть совместимой с информационной базой системы эксплуатации оборудования энергохозяйства, с общими вопросами энергетики промышленных предприятий.