12

ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. П.Н. ЛЕБЕДЕВА

РАН

АСТРО-КОСМИЧЕСКИЙ ЦЕНТР

А.Е. Стефанович

Язык УНИКОН
для интеллектуализированных систем автоматического управления.

Москва 1999

АННОТАЦИЯ

В статье описан машинный язык высокого уровня УНИКОН, предназначенный для систем автоматического управления. Этот язык является развитием языка АВТОТЕСТ, который использовался для автоматического управления испытательными комплексами космического назначения и для испытаний промышленных роботов на московском заводе “Красный пролетарий”.

The paper describes UNICON, a computer language of high level, designed for systems of automatic control. This language is an improved version of AUTOTEST language which was used to automatically control space testing equipment and to test industrial robots in the Moscow plant “KRASNY PROLETARII”.

ЯЗЫК УНИКОН
ДЛЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ.

Проблемно ориентированный язык (ПОЯ) высокого уровня УНИКОН, предназначен для автоматического управления комплексами мехатронных объектов (КМО). ПОЯ УНИКОН является развитием разработанного автором ПОЯ АВТОТЕСТ, предназначенного для автоматического управления испытательными комплексами космического назначения и использовавшегося, в частности, для испытаний промышленных роботов на московском заводе “Красный пролетарий”.[1-4]

Программа на ПОЯ УНИКОН представляет собой последовательность управляющих (УП) (Рис. 1) и описывающих предложений (ОП) (Рис. 2, 3). УП состоит из четырех полей: циклограммного времени (идентификатора предложения, метки), идентификатора оператора (Таблица. 1), идентификатора аргумента (Таблица 2), значения аргумента. ОП состоит из трех полей: циклограммного времени, идентификатора оператора, списка описываемых объектов, оканчивающегося словом End. Циклограммные времена задают не моменты выполнения УП и ОП, отсчитываемые от запуска программы, а интервал между ними. Если в программе отсутствуют циклы, безусловные и условные переходы циклограммное время совпадает с моментом выполнения. Предложения с одинаковыми циклограммными временами (идентификаторы таких предложений нумеруются по порядку начиная с 0, например: 34.16_0, 34.16_1, 34.16_2) выполняются без временных задержек. В любых позициях, где возможны пробелы (SP), знаки табуляции (Tab), возврата каретки (CR), а также между УП и ОП возможны комментарии. Комментарии начинаются символами -( и заканчиваются символами )-.

ОП описывают переменные, хранящиеся в памяти (виртуальные или Soft объекты (адреса)), и ОУ, подключенные к интерфейсной магистрали (Hard объекты (адреса)). Поле списка описываемых Hard объектов определяется разработчиком КМО. УП организуют управление Soft и Hard объектами и самой программой.

Аргументы могут быть фактическими и формальными (начинаются с символа подчеркивания и заглавной латинской буквы), позволяющими придать кодам аргументов смысловое значение, что облегчает написание и чтение программ. Частным случаем формальных аргументов являются формальные адреса, позволяющие использовать одни и те же части программы для обслуживания нескольких одинаковых объектов, имеющих разные адреса. Частным случаем фактических аргументов являются фактические Soft и Hard адреса. Soft адреса имеют типы char, int, float, double и квалификаторы short, long, signed, unsigned, принятые в языке СИ:. Порядок использования структур при организации сложных объектов такой же как в языке СИ. Hard адреса могут имеют типы: D (Destination)- приемник и S (Source)- источник. Soft адреса позволяют имитировать Hard адреса, отсутствующих (виртуальных) ОУ, т.е. эмулировать ОУ.

Пример текста программы тестирования абстрактного объекта управления на ПОЯ УНИКОН:

~Hard
-( ОП- описание ОУ /в данном случае адресов /)-
D #a;
-(port on/off- адрес порта приемника команды включения ОУ)-
D #b;
-(port array for test- адрес порта приемника массива тестовых команд)-
D #c;
-(port start test адрес порта приемника команды запуска тестовых команд)-
S Sf;
-(port for answers- адрес порта источника ответов ОУ)-
End;

00000.00_0~Asig
-(УП- присвоение формальным аргументам фактических значений)-
_Power_on=LA,
-(command On- команда включения ОУ)-
_Array=e:\array_0,
-(array for test- массив тестовых команд)-
_Start_test_0=LB,
-(command start test- команда запуска теста)-
_Power_off=LC;
-(command Off- команда выключения ОУ)-
00000.00_1~Asig
-(УП- присвоение формальным аргументам фактических значений)-
_Device_number=0,
-(номер ОУ)-
_Port_0=#a,
-(port On/Off)-
_Port_1=#b,
-(port array for test)-
_Port_2=#c,
-(port start test)-
_Port_3=Sf;
-(port for answer)-
23456.00_0~_Device number Txt:_Device_number;
-(УП- печать текста с подчеркиванием: Device number 0)-
23456.00_1~-Test number 0;
-(УП- печать текста: Test number 0)-
23456.00_2~Cmdc
-(УП- включение ОУ)-
Dst: _Port_0,
-(адресация ОУ)-
Com: _Power_on;
-(выдача команды включения ОУ)-
23460.00_0~_Loading array Txt=_Array;
-(УП- печать текста с подчеркиванием: Loading array e:\array_0)-
23460.00_1~Send
-(УП- передача файла с диска на ОУ )-
Dst: _Port_1,
File: _Array;
23472.00_0~-Start test number 0 of the device number
Txt:_Device_number;
-(УП- печать текста Start test number 0 of the device number 0)-
23472.00_1~Cmdc
-(УП- запуск теста)-
Dst: _Port_2,
-(адресация ОУ)-
Com: _Start_test_0;
-(выдача команды запуска теста)-
23500.00_0~Ifeq Src: _Port_3, Const: (int)255,
True: 23500.00_1,
False: 23500.00_4;
-(УП- условный переход на метку по результату анализа ответа ОУ)-
23500.00_1~Sign
Const: GREEN/BLUE+BLINK/3/********_Signal_********;
-(УП- выдача светового и троекратного звукового сигнала)-
23500.00_2~-Test number 0 device number Txt:_Device_number O'key;
-(УП- печать текста: Test number 0 device number 0 О'key)-
23500.00_3~Jamp Label: 23500.00_6;
-(УП- безусловный переход на метку)-
23500.00_4~Sign
Const: RED/BLUE+BLINK/3/*******_Signal_*******;
-(УП- выдача светового и троекратного звукового сигнала)-
23500.00_5~-_Test number 0 device number Txt:_Device_number Error;
-(УП- печать текста: Test number 0 device number 0 Error)-
23500.00_6~Cmdc
-(УП- выключение ОУ)-
Dst: _Port_0,
-(адресация ОУ)-
Com: _Power_off;
-(выдача команды выключения ОУ)-
23500.00_7~Stop;
-(останов программы управления)-

Пример текста программы тестирования нескольких одинаковых объектов управления на ПОЯ УНИКОН (объект номер 2 является виртуальным):

~Soft unsigned char[2] imitator_dst_port_#g;
unsigned int[216] imitator_dst_port_#h;
unsigned char[2] imitator_dst_port_#i;
unsigned int imitator_src_port_Sh=255;
End;

~Hard D #a,#d,#g; -(ports on/off)-
D #b,#e,#h; -(ports array for test)-
D #c,#f,#i; -(ports start test)-
S Sf,Sg,Sh; -(ports for answers)-
End;

256342.00_0~Asig
_Power_on=LA,
_Array=e:\array_0,
_Start_test_0=LB,
_Power_off=LC;

256342.00_1~Asig
_Device_number=0,
_Port_0=#a,
_Port_1=#b,
_Port_2=#c,
_Port_3=Sf;

256342.00_2~Cycl
Label: {23456.00-23500.00_6},
Rounds: 1;

256343.00_0~Asig
_Device_number=1,
_Port_0=#d,
_Port_1=#e,
_Port_2=#f,
_Port_3=Sg;

256343.00_1~Cycl
Label: {23456.00-23500.00_6},
Rounds: 1;

156344.00_0~Asig
_Device_number=2,-(virt.)-
_Port_0=imitator_dst_port_#g,
_Port_1=imitator_dst_port_#h,
_Port_2=imitator_dst_port_#i,
_Port_3=imitator_src_port_Sh;

256344.00_1~Cycl
Label: {23456.00-23500.00_6},
Rounds: 1;
256345.00~Stop;

Цикло-граммное время 4-12 символов.

~

Иденти-фикатор оператора 1-31 символов.

SP, CR, LF, Tab.

Иденти-фикатор аргуме-нта 1-31 симво-лов.

:

SP, CR, LF, Tab.

Значе-ния аргу-мента 1-64 симво- лов.

;

Рис.1 Структура управляющего предложения

Цикло-граммное время 4-12 символов.

~

Иденти-фикатор операто-ра Soft

SP, CR, LF, Tab.

Поле списка описываемых Soft объектов.

Иденти- фикатор конца поля списка End

;

Рис.2 Структура описывающего предложения
Soft объектов.

Цикло-граммное .время 4-12 символов.

~

Иденти-фикатор операто-ра Hard

SP, CR, LF, Tab.

Поле списка описываемых Hard объектов .

Иденти- фикатор конца поля списка End

;

Рис.3 Структура описывающего предложения
Hard объектов.

Таблица 1.

Идентификаторы операторов ПОЯ УНИКОН.

Идентификаторы операторов, управляющих объектами.

Cmdc (to command - управлять)- выдача команды с контроллера магистрали (КМ) на объект;
Answ (to answer - отвечать)- выдача ответа с объекта на КМ;
Send (to send - посылать)- выдача массива информации с КМ на объект;
Reсv (to receive - принимать)- прием массива информации с объекта на КМ;
Tran (to translate - передавать)- передача массива информации с объекта на другой объект;
Сdos (command dos)- команда дисковой операционной системы DOS в формате командной строки DOS);
Ysrq (yes service request - да обслуживанию запросов)- разрешение прерываний;
Nsrq (no service request - нет обслуживанию запросов)- запрещение прерываний;

Идентификаторы операторов, управляющих программой.

Jump (to jump - прыгать)- безусловный мгновенный переход на метку;
Bran (to branch - ответвлять)- безусловный переход на метку с учетом интервала времени между метками;
Ifeq (if equivalent)- условный переход на метку, если ответ объекта равен значению аргумента Const;
Ifne (if ne)- условный переход на метку, если не равен;
Ifgt (if great)- условный переход на метку, если больше;
Ifge (if great or equivalent)- условный переход на метку если больше или равен;
Iflt (If little)- условный переход на метку, если меньше;
Ifle (if little or equivalent)- условный переход на метку, если меньше или равен;
Gate (gate - ворота)- условный переход на метку, если находится в пределах (сочетание операторов Ifgt и Iflt), допусковый контроль;
Cycl (cycle - цикл)- оператор цикла;
Asgn (to assign - присваивать)- присвоение формальным аргументам фактических значений;
Freq (frequency - частота) изменение скорости следования УП и ОП;
- (тире)- комментарий;
_ (подчеркивание)- комментарий с подчеркиванием;
List (listing - листинг)- управление листингом;
Sign (signal - сигнал)- световая и звуковая сигнализация о наступлении поставленных на контроль событиях;
Stop (стоп) останов программы;
End (конец)- конец программы;

Идентификаторы операторов, описывающих объекты.

Soft (описание Soft объектов)- описание переменных, хранящихся в памяти.
Hard (описание Hard объектов)- описание ОУ, подключенных к интерфейсной магистрали.

Таблица 2.

Идентификаторы аргументов.

Dst (Destination)- адрес приемника информации;
Src (Source)- адрес источника информации;
Com- команда, выдаваемая на объект;
File- имя файла в стандарте DOS;
Label- метка (циклограммное время) безусловного перехода;
True- метка (циклограммное время) перехода, если истина;
False- метка (циклограммное время) перехода, если ложь;
Rounds- число циклов (поле значений представляет количество заказанных циклов);
Counter- счетчик циклов (значение представляет номер текущего цикла);
Const- константа (поле значений представляет константу);
Int- тип прерывания (поле значений аргумента определяется разработчиком КМО);
Device- устройство (поле значений аргумента определяется в стандарте DOS: CON- дисплей, LPT1-принтер, CON1- асинхронный коммуникационный канал...);
Regime- режим работы ОУ (поле значений аргумента определяется работчиком);
Comstr- командная строка DOS (поле значений представляет командную строку);
Txt- вывод текста в листинг (поле значений представляет выводимый текст).

Выводы.

• ПОЯ УНИКОН может в принципе реализовать, отобразить и документировать любой алгоритм автоматического управления КМО, обеспечивает все теоретически возможные типы информационного обмена в КМО, состоящими, как из реальных ОУ, подключенных к интерфейсной магистрали, так и виртуальных ОУ, описанных в виде структуры, находящейся в памяти ЭВМ (цель достигается введением операторов Cmdc, Answ, Send, Recv, Tran);

• имеет все стандартные (т.е. обычно используемые в языках программирования) средства управления программами (цель достигается введением операторов, позволяющих организовывать безусловные и условные переходы, циклы /Jump, Bran, Ifeq, Ifne, Ifgt, Ifge, Iflt, Ifle, Gate, Cycl/, а также средств, позволяющих работать с блоками управляющих предложений ({});

• обеспечивает выход в дисковую операционную систему DOS с полным без ограничений использованием ее возможностей, включая управление устройствами, подключенными к внутренней магистрали компьютера, работу с файлами, запуск программ типа EXE, COM, BAT, (цель достигается введением оператора Cdos, аргументом которого является обычная командная строка DOS);

• дает возможность имитировать работу ОУ, т.е. работать с виртуальными ОУ (цель достигается введением оператора Soft, который позволяет описать ОУ в виде структуры, хранящейся в памяти ЭВМ, по аналогии с языком СИ);

• дает возможность работы, как с формальными, так и с фактическими аргументами управляющих предложений (цель достигается введением оператора Asgn);

• обеспечивает звуковую и световую сигнализацию по результатам анализа событий (цель достигается введением оператора Sign);

• обеспечивает работу программы с прерываниями, идущими от ОУ (цель достигается введением операторов Ysrq, Nsrq);

• обеспечивает комментирование текста программы (цель достигается введением средств комментирования -(комментарий)-);

• обеспечивает организацию листинга программы (цель достигается введением оператора List);

• обеспечивает комментирование листинга программы (цель достигается введением операторов - (тире), _ (подчеркивание) , а также аргумента Txt);

• дает возможность изменять скорость выполнения программы (цель достигается введением оператора Freq);

• способен к расширению;

ЛИТЕРАТУРА.

1. В.М. Балебанов, А.Е. Стефанович, В.И. Лазарев, А.Г. Макаров, Б.М. Васильева.
"Испытания комплексов научной аппаратуры с использованием системы автоматического управления АВТОТЕСТ"
ПР-1187, Препринт ИКИ АН СССР, Москва 1986
2. АН СССР, Институт Космических Исследований
Сборник статей "Научная аппаратура для космических исследований"
Издательство "Наука", Москва 1987
В.М. Балебанов, Е.М. Васильев, В.И. Лазарев, А.Е. Стефанович
"Использование проблемно-ориентированной универсальной системы автоматического управления испытаниями комплексов научной аппаратуры АВТОТЕСТ для наземных испытаний"
3. АН УССР Научно-технический комплекс Институт Кибернетики им.Глушкова
"Управляющие системы и машины", Научно-производственный журнал 3,1987
Издательство "Научная Мысль"
М.И. Дианов, Е.М. Васильев, В.И. Лазарев, А.Е. Стефанович
"Система АВТОТЕСТ-ДЕЛЬТА для проведения автоматических испытаний комплексов научных приборов"
4. Б.М. Васильева., Т.В. Гречко, В.И. Лазарев, А.Г. Макаров, А.Е. Стефанович,
"Операционная система ОС АВТОТЕСТ, проблемно-ориентированный язык ПОЯ АВТОТЕСТ. Методическое руководство"
ПР-1316, Препринт ИКИ АН СССР, Москва, 1987.

12