Проектирование SCADA систем

Постановка задачи проектирования.

Этап предварительного проектирования технических систем предполагает выполнение научно-исследовательской работы (НИР), в которой решаются задачи системного проектирования, в процессе которого необходимо, исходя из сведений о назначении системы и требований, предъявляемых к качеству ее функционирования, определить структурную и/или функциональную организацию системы, обеспечивающую реализацию 12 заданных функций. Для этого необходимо располагать знаниями о том, как влияют различные способы структурной и функциональной организации на характеристики функционирования системы, т.е. решать задачи системного анализа. Системное проектирование технических систем называется системотехническим проектированием.

Результаты НИР оформляются в виде технических предложений – технико-экономических обоснований целесообразности разработки системы и результатов сравнительного анализа различных вариантов реализации системы. Технико-экономическое обоснование структурно-функциональных параметров разрабатываемой системы выполняется на основе количественных оценок, полученных в процессе проведенных экспериментов и математических расчётов. Во многих случаях для этого разрабатываются физические или, чаще всего, математические модели, позволяющие выполнить сравнительный анализ различных вариантов построения системы и выбрать из них наилучший в соответствии с предъявляемыми требованиями.

Постановка задачи структурно-функционального проектирования на системотехническом уровне предполагает задание совокупности исходных данных, которая зависит от назначения системы и, в общем случае, включает:

∙ перечень структурных и функциональных параметров, определяемых в процессе проектирования;

∙ перечнем и значениями нагрузочных параметров, описывающих взаимодействие системы с внешней средой и потребность в ресурсах системы для реализации заданных функций;

∙ перечень характеристик (показателей эффективности) системы, описывающих эффективность проектируемой системы с точки зрения ее назначения;

∙ требования к проектируемой системе в виде ограничений, налагаемых на характеристики функционирования системы (мощностные, временные, надежностные, экономические);

∙ критерий эффективности для решения задачи оптимального синтеза, который может быть задан или сформирован на начальном этапе процесса проектирования. На основе этих данных требуется определить структурную организацию системы, т.е. номенклатуру и состав элементов, а также конфигурацию (топологию) связей между ними, и функциональную организацию системы, то есть режим функционирования системы, обеспечивающий выполнение заданных ограничений и максимизирующий (минимизирующий) прямой (инверсный) критерий эффективности. Системотехническое проектирование может быть направлено на решение частных задач, а именно:

∙ определение структурной организации системы при заданных параметрах функциональной организации и нагрузки (структурное проектирование);13

∙ определение функциональной организации при заданных параметрах структурной организации и нагрузки (функциональное проектирование);

∙ определение предельной нагрузки, которая может быть реализована системой с заданной структурно-функциональной организацией (нагрузочное проектирование).

Процесс проектирования может заключаться в обоснованном выборе нескольких возможных вариантов структурно-функциональной организации разрабатываемой системы или в решении задачи оптимального синтеза на основе сформулированного критерия эффективности и результатах математического моделирования. В случае нескольких возможных вариантов построения системы выбор наилучшего варианта осуществляется по результатам сравнительного анализа основных характеристик рассматриваемых вариантов или с использованием критерия эффективности. Задачи оптимального синтеза решаются на основе математического моделирования и направлены на определение оптимальных значений параметров структурно- функциональной организации системы в соответствии с выбранным критерием эффективности.