Густав Олссон, Джангуидо Пиани - Цифровые системы автоматизации и управления (1087169), страница 129
Текст из файла (страница 129)
Системная интегра ГРация 2 2. Интеграция автоматизированных систем управления 511 а соответствующие решения не были адекватно структурированы с точки зрения и я программного и аппаратного обеспечения. Примером может служить разработка „ прш граммного обеспечения космической программы 5Аро!1о". Небольшой объем пам амяти бортового компьютера (64 Кбайт) пришлось использовать до последнего бита и в , и в результате задача программирования потребовала колоссальных усилий — в конец ечном счете это вылилось почти в 1000 человеко-лет работы.
Сегодня даже самые дещ евые ЭВМ имеют в сотни раз больший объем памяти, которая быстро "пожирает громоздкими офисными или игровыми программами. Две области успешного применения автоматизированного управления в на, „ 1960-х годов — зто химические процессы и производство и передача электроэнергии В управлении химическим производством ЭВМ просто заменили аналоговы ПИД-регуляторы.
Стратегия управления была уже хорошо отработана, и цифровые устройства делали в основном то же самое, что и их предшественники. В электроэнергетических системах структурирование также имело давние традипии. Инженеры- энергетики хорошо понимали, как использовать ЭВМ для анализа и проектирования энергосистем, и поэтому могли сформулировать адекватные требования к произволительности и спецификации, освободив тем самым от этого производителей ВТ. Инженер-технолог представляет свое производство в виде отдельных систем и процессов. Программист, который часто незнаком со спецификой производственной задачи, предпочитает мыслить в терминах абстрактных структур, которые обычно представляют собой иерархию.
Именно в этом заключается основная проблема. Критическим моментом является отображение процесса в соответствукпцую программную структуру; ЭВМ и ее программное обеспечениедолжны быть адаптированы к процессу, а не наоборот. Структурирование является самым важным этапом в управлении процессом. Ово влияет как на конфигурацию аппаратных средств, так и на модульную структуРУ программного обеспечения. В химической и энергетической промышленности стандарты установлены уже давно. Потребности операторов были достаточно очевидны с с амого начала — переместить интерфейс управления с панелей и стоек на экраны терминалов.
Они хотели видеть ту же самую информацию, что и на старых ПИД-Ре гуляторах, те же самые кривые, которые чертились на старых графопостроителя~ и те же схемы процессов, которые у них уже были в диспетчерских. Это приве~ наело к развитию языков программирования типа "ВПИп-гпс-Ыапк" ("заполии гого~ товый бланк" ), в которых регуляторы описывались в параметрической форме.
Для логических цепей и последовательностных сетей решение было очевид в нов пиальные заменить старые реле цифровыми технологпямн (глава 7). Старые принципиаль той лишь схемы можно было вывести на экран на основе тех же самых обозначений, с той ° разницей, что логические операции выполняются программным обеспечениеь Р и~м. Пер вые ПЛК действительно являлись лишь заменой релейной технологии. ( ост и Р ности в структурировании привел сегодня к постоянному обновле ияо фу ф нкциональной части ПЛК, а также к созданию коммуникационных интерфейсо йсов для включения их в более крупные сети управления. Эта же потребность в структуР Ро ированни привела к Развитию языков для управления последовательностькь Довольно быстро стала очевидна необходимость интеграции обратной - связи с последовательностным управлением.
Некоторые шаги в этом направлении пр и ед принимались уже в первых системах, хотя недостаточно методично и без струк~УР ного подхода. Сегодняшние системы промышленного управления обьединены нз ос- ове более глубокого структурирования и содержат функциональные блоки как ре)счяторов с обратной связью, так и логических цепей. В течение нескольких лет много внимания было уделено автоматизированным ;истемам управления производством.
К сожалению, на сегодняшний день успешных янедрений таких систем не так много. Повторим еще раз — основной трудностью является адекватное структурирование системы. В отличие от химической промышленности, обычные производства не имеют устоявшейся методологии описания и сгруктУРиРованиЯ основных пРопессов. К томУ же пРомышленность хаРактеРизУется чрезвычайным многообразием производственных процессов, поэтому довольно сложно сформулировать универсальные критерии интегрированного управления. Сегодня существуют только ограниченные решения — для некоторых элементов производственного процесса, например станков с числовым программным управлением, роботов и участков.
В целом проблема управления производственным предприятием остается, к сожалению, довольно плохо структурированной. На основании имеющегося на сегодня опыта можно сделать следующие выводы. Сравнительно легко создать адекватную аппаратуру или программные модули для задач автоматизированного управления. Однако реальные проблемы возникают везде, где приходится иметь дело с глобальными задачами, с трудностями унифипированного представления системы и структурированием управляющего оборудования и программного обеспечения адекватным конечной цели образом.
Желание помочь в формировании такого общего взгляда и побудило авторов написать зту книгу. 12.2. Интеграция автоматизированных систем управления 12.2.1. Уровни интеграции Решения в системах управления реального времени зависят от сложности проблемы и поставленной цели.
Хотя большинство понятий и подходов похожи, существукпцие многочисленные средства и технологии позволяют получать совершенно Разные реализации автоматизированных систем. Так же как и в других технических областях, здесь не существует универсального решения, и для каждой конкретной задачи требуется свой подход. Достаточно трудно разделить уровни интеграции систем управления, так как чета"х границ нет. Тем не менее существуют большие области, которые характеризуютс" своей технологией, своей промышленной базой и долей рынка.
Приведенный '"есь обзор не претендует на полноту Интегральные и гибридные микросхемы содержат логику обработки данных, по'"оляющую реализовать сложные алгоритмы на основе либо комбинационного управления, либо программного микрокода (/й7лшаге), "зашитого" в микросхему. МикРопроцессоры общего назначения также базируются на простых, программно Управляемых логических схема" Кроме серийно выпускаемых, возможно применение специальных заказных микрос"еья для конкретных приложений, однако из-за высоких издержек на проектирование и запуск в производство это становится экономически эффективным, если ' ь ~у~~а превышает несколько тысяч штук.
Типичная ооласть применени ГР микРосхем — продукция массового спроения интегральных ми са, которая не нуждается в "Р 'ого обеспечения в течение всего срока я в замене программно служб~ к а управляющее У стпойство должно эа нимать очень мало места, например 512 Глава 12. Системная интегра грация 12,2.
Интеграция автоматизированных систем управления 513 регуляторы для микроволновых печей или система зажигания двигателей внут, трен. него сгорания. Альтернативой заказным микросхемам или электронным устройствам на бзэе азе серийных микросхем является применение плат управления общего назначения с у Установленным на них процессором и программным обеспечением, записанныл! в 118у Логические функции можно также реализовать с помощью прогРаммируемых лог . ческих устройств, рассмотренных в разделе 7.1.5.
Такие решения афФективны в слу чае небольших затрат на производство и если имеется необходимое лзесто для уст . становки таких плат. Благодаря тому что зта технология обходится достаточно дешево и не слишком сложна, ее используют многие небольшие компании, специализиру ющиеся на оборудовании для автоматического управления. Платы контроллеров — зто более крупные устройства, применяемые в приложениях, в которых характер данных или программная ло~ика могут меняться в течение жизненного цикла.
Типичный пример — управляющие устройства для станков с ЧПУ. Эти компактные одноплатные устройства обычно включают в себя интерфейс с шиной локального управления либо локальной сетью. Контроллеры, как правило, программируются непосредственно как целевые системы, т. е. ~акис системы, где выполняется конечное приложение, но в некоторых случаях применяется технология кросс-компиляции на другой ЭВМ, обладающей большими ресурсами, например в случае, если среда разработки (компилятор) требует много памяти. Готовые программы затем загружаются и исполняются на целевой машине.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
