CC BY
11
УДК 519.816+004.4
Овчинников А.В., Михайлова П.Г.
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПО ВЫБОРУ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
Овчинников Александр Викторович, магистрант 2 курса факультета информационных технологий и управления, e-mail: borsalinovip@gmail.com
Михайлова Павла Геннадьевна, к.т.н., доцент, доцент кафедры компьютерно-интегрированных систем в химической технологии
Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
Представлены результаты разработки системы поддержки принятия решений по выбору программно-технических средств автоматизации. Представлена логическая модель и интерфейс базы данных по выбору программно-технических средств автоматизации, являющиеся частью СППР. На примере установки стабилизации деэтанизированного конденсата проиллюстрирован выбор технических средств с использованием БД и программы MPRIORITY 1.0, в которой реализован метод анализа иерархий.
Ключевые слова: базы данных, метод анализа иерархий, системы поддержки принятия решений, средства автоматизации.
DEVELOPMENT OF A SYSTEM OF SUPPORTING DECISION-MAKING ON THE SELECTION OF SOFTWARE AND TECHNICAL AUTOMATION
Ovchinnikov A.V., Mikhaylova P.G.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
The results of the development of decision support systems for the choice at the choice of software and hardware automation are presented. A logical model and database interface for selecting software and hardware automation tools that are part of the DSS is presented. On the example of the installation of stabilization of de-ethanized condensate, the choice of technical means is illustrated using the database and the program MPRIORITY 1.0, in which the hierarchy analysis method is implemented.
Keywords: databases, hierarchy analysis method, decision support systems, automation tools.
В настоящее время существует огромный выбор технических средств автоматизации от разных производителей. В связи с этим перед инженером-проектировщиком автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) стоит непростая задача по их выбору. Помочь в этом может система поддержки принятия решений (СППР), которая позволит определить необходимые виды технических средств автоматизации по заданным критериям.
Для подбора программно-технических средств автоматизации необходимо знать условия протекания процессов, а именно: диапазон давления, температуры, расхода, характеристики измеряемой среды и др. На основе этих данных происходит выборка датчиков и исполнительных механизмов из базы данных (БД), являющейся частью СППР. В итоге формируется список рекомендуемых датчиков и исполнительных механизмов для заданных условий процесса. Далее происходит их сравнение между собой по заданным критериям с использованием методов поддержки принятия решений (МППР). После использования методов получают список лучших датчиков и исполнительных механизмов. Затем для них по характеристикам входных/выходных сигналов
(количество, тип, диапазон) из базы данных выбирается список программно-логических контроллеров (ПЛК) и/или контроллеров ввода/вывода. Затем опять с использованием МППР происходит выбор наилучших вариантов.
Составной частью системы поддержки принятия решений является база данных. Для систематизации и хранения данных о технических средствах автоматизации разработана соответствующая БД.
Она включает 10 таблиц, содержащих информацию о различных программно-технических средствах автоматизации и их характеристиках (рис. 1).
Для реализации базы данных используется трехуровневая (трехзвенная) архитектура клиент-сервер. «тонкий» клиент на рабочей станции управляет только пользовательским интерфейсом, тогда как средний уровень обработки данных (бизнес-логика) управляет всей остальной логикой приложения. Третий уровень - сервер базы данных.
Для разработки использовались PHP-код и программы Power Designer, Toad for Oracle, Notepad++. База данных располагается на сервере, работающем под управлением операционной системы Microsoft Windows Server Standart 2008. В соответствии с логической структурой была
разработана физическая модель базы данных с указанием типов данных для записей, которые могут быть внесены в соответствующую строку.
«м»
©.■МС
лренмей* ~МЧ t Uw^v Ч"
Тютдхстчм
Маш
О***
■"»OtrW л 1ЧН>
Ст м£ятта ft»
Разработан веб-интерфейс базы данных с выпадающим списком для выбора необходимого оборудования (рис. 2.).
Р|4ъг>И Г 1 Ш-ЫТ-Л
-ГМ>
им*
U|«V4PV4>4 iflf>J. нетто т#с rV4lim ——
UniKi^whUM
Цм
Ф_Ю4С ■no
Twi nammfiii
^ntKMDaOVBWM
rte
4"«
J 1ЛН1Г ^H^IIHM
Рис. 1. Логическая модель БД выбора технических средств автоматизации
-11........!....."
Тмннческие средства автомятнгацин ИИ
Основными ни hhetg мл данных тя осраооткп их персоналом являются и контроля технологического прот есс. янлят п.- всеыимитгнвте датчики и при осуществляющие вычисление и покааьшакшпе различные паралгегры. Ка+.лын датчик . . шеетнтяет ммпроль та определенным показателем пртцсеса. Рвзлпют три уровня э типовом составе теяничмдл средств, ооъеднняемые (тфорчаиионняогн cpij^l»™ е С9СТ1К спегсмн:
• ] j ровенв — аппаратный, вьятотняет фуякиня гке I П т роаонь — апшрмтто-прогрвмяшъгй лдеок сосрМОТОЧЯЮ решение пнтеллепувльщЕе авдач. г ■ Ш уровень— остосистсугныс средства
X средствам II уровни
■ блок программного
Г» airopi—иг"" -• I [I, I i ipa
утграюения; спора и обработки данных: ' протраммлрусмие логические тдантро-тлеры ПЛК.
X среде is ам III ; ровня
■ адаптеры
• едоки осщеЁ П1чеш:
■ аварийные устройства (aaj
■ пульт оператора (следит та всей системой):
• негш ситиалнаавди и контроля.
I нэ;:оашсс Бремя имеется оольшое
программно-техшгасскж средств
раиосе:::zшитслей и ш вмпотнешм рапстгаых :.адачпрсдстаьтено на рынке.
Рис. 2. Веб-интерфейс базы данных
В базу данных были внесены по 20 записей о следующих технических средствах автоматизации различных производителей: программно-логические контроллеры, рабочие станции оператора, преобразователи сигнала, контроллеры ввода вывода, датчики; исполнительные механизмы.
С использованием разработанной базы данных были подобраны рекомендуемые средства автоматизации. Для выбора наиболее подходящего оборудования в работе использовался метод анализа иерархий, который включает следующие этапы.
1) Первый этап заключается в структуризации задачи в виде иерархической структуры с несколькими уровнями: цели - критерии -альтернативы.
2) На втором этапе лицо, принимающее
решения, (ЛПР) выполняет попарные сравнения элементов каждого уровня. Результаты сравнений переводятся в числа.
3) На третьем - вычисляются коэффициенты важности для элементов каждого уровня. При этом проверяется согласованность суждений ЛПР.
4) Рассчитывается количественный индикатор качества каждой из альтернатив и определяется наилучшая альтернатива.
Данный метод реализуется в программе MPRIORITY 1.0 (beta) [1].
В качестве примера рассмотрен выбор датчика температуры для установки стабилизации деэтанизированного конденсата. Из базы данных было выбрано 3 датчика с верхним рабочим диапазоном температуры равным 1820 °С (рис. 3).
¡3 Файл Ншрсй'ч Ото С правы
в & а & а
■&I Критерии выбора
ПРОИЗВ-ЛЬ КПАССТЧН ДИАПАЗОН
СУ1ГН I [ ОТКЛИК I j ПОГРЕШ-ТЬ I [ стаб-ть I [остановка | [стоимость
VTtflS ВЕЩ
у--- i J
Работа в данной следующие этапы:
1) При создании проекта задается его цель, число уровней в иерархии и максимальное число элементов.
1 -ый уровень - это цель проекта (выбор лучшего датчика);
2-ой уровень - критерии выбора наилучшей альтернативы (производитель, класс точности, рабочий диапазон, тип выходного сигнала, время отклика, погрешность, стабильность, возможность установки оборудования, стоимость);
3-ий уровень - альтернативы (датчики температуры, предложенные базой данных).
Рис. 3. Рабочее окно программы MPRIORITY 1.0 (beta)
программе включает
2) Эксперт производит попарные сравнения альтернатив по каждому критерию.
4) Программа на основе заданных сравнений критериев выбора производит расчет приоритета альтернатив и показывает лучшую.
В результате был выбран датчик температуры YTA610 производства компании Yokogawa company. Остальные программно-технические средства автоматизации были выбраны таким же образом.
С подобранными программно-техническими средствами автоматизации была предложена структура АСУ ТП установки стабилизации деэтанизированного конденсата (рис. 4)
Монитор DELL P4S170
Advantech UNO-1S72G Melt Atom™ Quad-Core
Ethernet
ПЛК SEGXETICTS SMH4
J
Датчик температуры ОВЕН-1 i IOù ТТЛ610
t
'Л'
Турбишый расходомер НОбхб, фтанец
Ветшъ запарный Гранеент KV40
Клананаещаматтеского Кряк wapotauASV в ыпуезш воздуха, серия S-QJ J
Датчик перепада давления EJX11 OA
ASLiKOSPOL AJWkGAçmaiïnm SSQSJä Oui ДОЖ
m-
Рис. 4. Структура АСУ ТП установки стабилизации деэтанизированного конденсата
Нижний уровень АСУ ТП занимают датчики и исполнительные механизмы производства фирмы Yokogawa company, СИГМ плюс инжиниринг, ОВЕН. Верхние уровни автоматизации представлены оборудованием фирм Advantech, Dell, Segnetics. Связь между уровнями поддерживается сетью Ethernet.
Разработанная база данных может наполняться данными по мере необходимости. СППР является универсальной и при соответствующем
информационном наполнении использоваться для выбора средств автоматизации любых производств.
Список литературы
1. Программные системы поддержки
оптимальных решений // To Make Choice [Электронный ресурс] - URL:
http://www.tomakechoice.com/mpriority.html (дата обращения: 17.06.19).
