Лабораторна робота № 2

Тема: Розробка концептуальної моделі АСУ ТП

Мета:. Набуття навичок проектування структури АСУ ТП

Теоретичні відомості

Програмне забезпечення АСУ ТП - сукупність програм, що забезпечують функціонування всіх цифрових обчислювальних засобів АСУ ТП (контролери , сервери , робочі та інженерні станції , програматори , панелі оператора) , а також вирішальних всі функціональні завдання на етапах розробки , налагодження , тестування і експлуатації системи .

Програмне забезпечення АСУ ТП прийнято ділити на дві категорії:

• загальне програмне забезпечення, що включає операційні системи , SCADA -системи , пакети програм для програмування контролерів , компілятори , редактори і т.п. Загальне програмне забезпечення АСУ ТП не прив'язане до конкретного об'єкта автоматизації , закуповується і поставляється так само, як і технічні засоби.

• спеціальне програмне забезпечення - це програми , розроблені для конкретної АСУ ТП. До цієї категорії відносяться програми для контролерів , що реалізують певні функціональні задачі обробки інформації та управління ; програми , згенеровані в середовищі SCADA -системи для візуалізації , архівування даних конкретного технологічного процесу.

В ієрархічних системах управління функціональні задачі розрізняються в залежності від рівня управління. На нижньому рівні основними функціями є:

- сприйняття даних від сенсорів;

- обробка цих даних;

- отримання параметрів закону керування від вищого рівня АСУ ТП;

- розрахунок керуючих впливів відповідно до закону керування;

- передавання керуючих впливів на виконавчі пристрої;

- передавання результатів обробки даних на вищий рівень керування.

На вищому рівні основними функціями є:

• отримання даних від контролерів нижчого рівня;

• обробка цих даних;

• розрахунок параметрів законів керування нижчого рівня на основі критерія координації;

• отримання установчих даних від оператора;

• передавання параметрів законів управління на нижній рівень;

• виведення звітів про хід процесу.

Структура ПЗ та її взаємодія з технічними засобами АСУ ТП найчастіше проектується за допомогою UML.

Мова UML є досить строгим і потужним засобом моделювання, який може бути ефективно використаний для побудови концептуальних, логічних і графічних моделей складних систем різного цільового призначення.

Словник мови UML включає три види блоків:

• сутності;

• відношення;

• діаграми.

Сутності в UML – це абстракції, які є основними елементами моделі. Відношення пов’язують сутності; діаграми наочно зображають відношення і взаємодію сутностей.

В UML є чотири типи сутностей:

• структурні;

• поведінкові;

• групувальні;

• анотаційні.

Структурні сутності – показують складові частини моделі, які відповідають концептуальним або фізичним елементам системи. Існує 7 видів структурних сутностей: Клас, Інтерфейс, Кооперація, Прецедент, Активний класс, Компонент, Вузол.

Поведінкові сутності описують поведінку системи у часі і просторі. Існує 2 основних типи поведінкових сутностей: Взаємодія і Автомат.

Групувальні сутності є організуючими частинами моделі UML. Це блоки, на які можна розкласти модель. Є тільки 1 первинна групувальна сутність – пакет.

Анотаційні сутності – пояснювальні частини моделі UML. Це коментарі для додаткового опису, роз’яснення або примітки до елемента моделі. Є 1 базовий тип анотаційних елементів – примітка.

У мові UML визначені 4 типи відношень:

• залежність;

• асоціація;

• узагальнення;

• реалізація.

Діаграма (diagram) — графічне зображення сукупності елементів моделі у формі зв'язного графа, вершинам і ребрам (дугам) якого приписується певний зміст.

У мові UML визначені такі види канонічних діаграм:

• варіантів використання (use case diagram, діаграма сценаріїв, діаграма прецедентів) ;

• класів (class diagram) ;

• кооперації (collaboration diagram, діаграми співробітництва) ;

• послідовності (sequence diagram) ;

• станів (statechart diagram) ;

• діяльності (activity diagram) ;

• компонентів (component diagram) ;

• розгортання (deployment diagram) .

Кожна з цих діаграм деталізує і конкретизує різні уявлення про модель складної системи в термінах мови UML. При цьому діаграма варіантів використання є найбільш загальною концептуальною моделлю складної системи, яка є початковою для побудови решти діаграм. Приклад діаграми варіантів використання наведено на рис. 8.1.

Діаграма класів – основна логічна модель, що відображає структуру складної системи. Приклад діаграми класів підсистеми моделювання технологічного процесу (ТП) наведений на рис. 8.2.

Діаграми кооперації і послідовності (рис. 8.3) є різновидами логічної моделі, які відображають функціональні аспекти складної системи.

Діаграми станів і діяльності (рис. 8.4) призначені для моделювання поведінки системи.

Порядок роботи

1. Визначити конкретний перелік функцій програмного забезпечення локальних СУ кожної операції ТП і верхнього рівня АСУ ТП.

2. Побудувати UML діаграми варіантів використання, класів, діяльності і розгортання для всіх підсистем.

Склад звіту

1. Титульний аркуш.

2. Короткі теоретичні відомості.

3. Постановку завдання роботи, варіант

4. Розроблені діаграми і їх описи.

5. Висновки.

Контрольні запитання

1. Які функції реалізує програмне забезпечення АСУ ТП?

2. Назвіть основні типи UML-діаграм.

3. Як пов’язана UML-діаграма прецедентів з діаграмою класів?

4. Як пов’язана UML-діаграма класів з діаграмами діяльності і послідовності?

5. На якій UML-діаграмі показують технічні засоби системи?

6. Яка UML-діаграма подає алгоритмічну модель системи?

7. Чим відрізняється UML-діаграма діяльності від графічної схеми алгоритму?