ПРСУ ч2. к курсу лекций (539891), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Этот способ описания характеризуется тем что:

1. В основе старшего (базового) уровня описания всегда лежит описание алгоритма управления операционно-управляющим элементом объекта. Обычно это простой последовательный алгоритм.

Указанное описание дополнительно нагружается элементами запуска и ожидания завершения работы операции операционного элемента объекта (магазинов и робота), которые синхронизируются с операционно-управляющим элементом.

1. Сами алгоритмы управления операционными элементами объекта описывается отдельно, они как правило также представляют собой простой последовательный алгоритм и образуют нижний уровень описания.

2. Отличительными особенностями предполагаемого способа описания являются:

- его ориентация не только на описание алгоритма управления, но и на использование при сквозном синтезе, редактирования и эксплуатации программ в производственных условиях,

- возможность просто, с легко проверяемой корректностью описывать асинхронные, циклические, иерархические и параллельные алгоритмы логического управления достаточно высокой размерности,

- возможность легко учитывать при синтезе первичного описания структурные свойства объекта управления, работающего в ГАПС - часто изменяемые простые алгоритмы управления нижнего уровня и фиксированный характер их взаимодействия.

Существуют рекомендации по практическому использованию ПГО для синтеза алгоритмов управления промышленными объектами с учётом их конкретных конструктивных особенностей, включая декомпозицию алгоритмов, описанным стартовых и наладочных режимов.

Контроль корректности синтезируемого первичного описания производится путем сведения ПГО к сопутствующей ему сети Петри.

2. Этап логического проектирования (структурный синтез).

Отличие этого этапа от синтеза традиционных систем управления на жесткой логике обуславливается тем, что оперативная память современных МП-средств, не особенно лимитирует объемы программ управления, а необходимая скорость их выполнения обеспечивается применением более быстродействующего микропроцессора или распараллеливания алгоритма на отдельных микропроцессорах мульти микропроцессорной системы.

Поэтому целью этапа 2 (теперь будем называть этот этап - этапом «логического программирования») является не оптимизация алгоритма по критерию минимальной памяти и быстродействия, а обеспечение «структурированности», «блочности» , реализующего заданный алгоритм, программного обеспечения, что является необходимым условием выполнении требований «локальности преобразований».

Под локальностью преобразований в применении к проектированию систем логического управления понимается такое свойство, когда незначительные (локальные) изменения технологического процесса должны четко отражаться в локальных местах на всех уровнях описания алгоритма управления: первичного, автоматного и на всех уровнях программных документов.

Требование локальности преобразований становится центральным требованием при проектировании программного обеспечения для МПСЛУ ГАПС, и оно должно быть выполнено не только на этапе 2 , но и на всех этапах методики проектирования МПСЛУ.

На всех этапах проектирования МПСЛУ это требование легко выполнить при использовании различного рода стандартных преобразований и реализаций, при этом в большинстве случаях на каждом уровне описания и программного продукта, реализующего АЛУ, нецелесообразна минимизация числа внутренних состояний описания логического алгоритма, поскольку эта минимизация может привести к потере локальности преобразований.

Для достижения этой цели на этапе логического программирования, решается задача взаимнооднозначного преобразования первичного описания АЛУ в специальную форму (в промежуточный язык), которая была бы более удобной при программной реализации в МП-средствах и, вместе с тем, независима от конкретной системы команд этих средств. Таким промежуточным языком при переходе от первичного описания АЛУ к управляющим программам в ГАПС может быть одна из модификаций языка «систем секвенций» (СС).

Язык СС обладает следующими положительными свойствами:

1. Этот язык Может быть непосредственно использован в качестве первичного описания АЛУ.

2. Существуют простые процедуры перехода от различных графических представлений АЛУ к СС, при этом каждая секвенция, полученная в результате этого перехода, взаимнооднозначно соответствует определенному фрагменту первичного описания и сохраняет содержательный смысл определенного действия объекта управления, описанного этим фрагментом АЛУ.

3. Секвенции обладают простой аналитической формой записи, что позволяет легко вводить их в МП средства со стандартных аналого-цифровых дисплеев или простейших пультов управления.

4. Существуют простые алгоритмы трансляции СС в бинарные программы, причем последние обладают, как известно, существенными преимуществами перед другими типами программ с точки зрения занимаемого объема памяти и быстродействия.

Аналитическая форма представления ПГО. Система коньюктивных секвенций (СКС).

СКС упрощает переход от первичного графического описания управляющего алгоритма к управляющим программам и одинаково эффективна как при традиционном (ручном) программировании, как и при машинном синтезе управляющих программ.

При этом в левой части секвенциальных операторов содержится конъюнкция, состоящая из логических переменных, кодирующих позиции, из каких ведет стрелка в данный переход и логических переменных, взвешивающих этот переход. В правой части секвенциальных операторов содержится коньюнкция, состоящая из логических переменных, кодирующих позиции, в которые ведет стрелка из данного перехода и переменных, взвешивающих эти позиции.

Способ преобразования графического описания в аналитическое удовлетворяет требованиям локальности преобразований и обеспечивает эквивалентность 2-х типов представлений с точки зрения поведения управляющего алгоритма.

3. Этап технического проектирования.

Как уже говорилось выше, задача синтеза аппаратного обеспечения МПСЛУ для ГАПС свелась к выбору типовой ее структуры на базе стандартных устройств с последующим их программированием, т.е.синтезу программ управления. Это, в свою очередь, существенно повысило универсальность МПСЛУ, сократило сроки их разработки и изготовления, а также увеличило размерность решаемых ими задач.

Однако, процесс программирования МП-средств непосредственно по описанию АЛУ, заданного на одном из удобных для проектировщиков технологических объектов первичных языков, требует привлечения квалифицированных программистов. Объясняется это тем, что языки программирования микропроцессоров, ориентированны, в первую очередь, на отображение процессов обработки информации в средствах вычислительной техники, а не на описание алгоритмов управления технологическими объектами.

Выход в этой ситуации состоит в использовании так называемый стандартных реализаций, т.е. методик программирования обеспечивающих синтез программ управления стандартными способами, что позволит их синтезировать пользователям-непрограммистам.

Метод стандартной программой реализации алгоритмов управления заданных в виде ПГО - последовательный просмотр переходов (ППП).

Рассмотренный метод удовлетворяет требованиям локальности

преобразований, гарантирует правильность проекта управляющих программы, простоту контроля её выполнения, стабильность программного цикла и ориентирован на пользователей непрограммистов.

Одним из способов стандартного синтеза программ, реализующих АЛУ, является использование, так называемых, «бинарных программ» . Наличие в бинарных программах всего двух типов команд (команд проверки логических констант с условными переходами по результатам этой проверки и команд присвоения логических констант) позволяет легко стандартизировать переход описания логического алгоритма к программе MП-средства с учетом требований локальности преобразования, и тем самым сделать этот переход доступным для пользователя - не программиста.

Способы построения стандартных компилирующих и интерпретирующих программ, реализующих ПГО для МПСЛУ ГАПС пояснены на рисунке а, б, в:

1. Первый способ основан на единичном кодировании состояний ПГО и приводит к синтезу бинарных программ стандартного вида. Он удовлетворяет требованиям локальности преобразований, обладает более высоким быстродействием по сравнению с интерпретирующими, программами, синтезированные этим способом программы носят название секвенциальные-бинарные (СБП),

2. Второй способ основан на полулогарифмирующим кодировании состояния ПГО значениями специальных счетчиков операций и приводит к синтезу секвенциальные-счётчиковых программ (ССП) программ, где по аналогии с бинарными программами используется команды:

   • Изменения значений счетчиков операций на определенную величину (обнуление, инкремент, декремент)

   • Проверки состояний счетчиков операций с условным переходом по заданному адресу. Он характеризуется более высоким быстродействием и требует в 2 раза меньше памяти программ, но усложняет процесс программирования при большем числе параллельных ветвей в ПГО.

3. 3-й способ это интерпретаторы секвенций (ИС), ориентированные на различные способы кодирования ПГО предназначенные для работы в микро ЭВМ и логических микроконтроллерах различного класса. Можно также оценить эффективность этих программ, по памяти (V) и быстродействию (T) до их синтеза непосредственно по первичным параметрам ПГО, описывающего тот или иной алгоритм управления технологическим объектом.

Быстродействие (T) выполнения программы, реализующей ПГО можно определить как произведение числа переходов графа на среднее время выполнения обработки одного перехода. Среднее время обработки перехода зависит от его состояния в тот момент, когда программа обработки осуществляет сканирование состояния перехода. Программа проверяет два условия, определяющее состояние перехода:

- условие возбуждения перехода,

- условие срабатывания перехода.

Объем памяти (V), занимаемый программой можно определить как произведение числа переходов графа на среднее число команд обработки одного перехода

Автоматизация логического программирования в ГАПС.

Создание современных формальных методов проектирования МПСЛУ для ГАПС, включающих рассмотренные выше этапы, непосредственно связано с автоматизацией этих этапов. Актуальность разработки методов и средств автоматизации логического программирования МПСЛУ сложным технологическим оборудованием обусловлено, с одной стороны, широким распространением этого оборудования в ГАПС, с другой стороны, необходимостью сокращения ручного труда программистов-технологов, работающих в условиях постоянного расширения номенклатуры моделей управляющих МП-средств. В связи с этим методы автоматизации программирования МПСЛУ в ГАПС должны предусматривать решение таких задач как:

1. Эффективный ввод алгоритмов управления в ЭВМ на первичном языке описания и корректировки этого алгоритма в диалоговом решении.

2. Проверка корректировки алгоритма управления составленного в терминах первичного языка, с целью выявления синтаксических ошибок.

3. Моделирование алгоритма управления с целью выявления синтаксических ошибок

4. Транслирование, с учетом требования локальности преобразования, первичного описания алгоритма во внутреннее представление необходимое для работы резидентного интерпретатора используемого микроконтроллера или непосредственно в программу в командах его входного языка.

5. Оперативная модификация алгоритмов программ управления, их надежное хранение на внешних носителях и документирование.

6. Эффективная загрузка алгоритмов и программ управления в микроконтроллеры в соответствии с имеющимися в них средствами загрузки (включая каналы связи с ЭВМ) и системами программирования (исходные данные для интерпретатора или скомпилированной программы).

Система автоматизации логического программирования МПСЛУ для ГАПС «САЛПРОМ», разработанная для ГАПС изделий приборостроения как раз и является типичным представителем таких систем..

Система САЛПРОМ – ориентирована на пользователей- непрограммистов

1. Входной язык «ГОФР» (графическое описание функционирования РТК) основа синтаксиса которого состоят из элементов и конструкций графического и аналитического (система секвенции) представлений моделей ПГО

2. Обобщенный язык программирования микроконтроллеров «ЯПМ», характеризующийся ограниченным набором команд (4 типа) и ориентирован на микроконтроллеры широкой номенклатуры.

3. Трансляторы систем секвенций программы на языке «ЯПМ» и его внутренним представлений для работы резидентных и программных модулей.

4. Пост-транслятор с «ЯМП» в объектные коды для известного семейства микроконтроллеров «МКП-1»

5. Интерпретатор систем секвенций для широко распространенного микропроцессорного комплекта К580 ИК80.

6. Программы диалоговой отладки и моделирования алгоритмов управления.

7. Сервисные программы, обеспечивающие ввод, редактирование, хранение, документирование, загрузку объектных модулей в микроконтроллеры и контроль правильности загрузки.

На рисунке изображен фрагмент алгоритма заданный графически (а), аналитически (б), и в форме языка «ГОФР» и реализующая его программа (в).

Трансляторы и другие программные средства САЛПРОМ обеспечивают многоэтапный, сквозной синтез управляющей программы с возможностью диалогового вмешательства на каждом этапе. Средства моделирования и отладки управляющим алгоритмом основаны на методе построения маркировок сопутствующих ПГО сетей Петри и анализе входных и выходных последовательностей, реализуемых этим алгоритмом. В рамках системы САЛПРОМ, работает сквозная инженерная методика локального синтеза МПСЛУ для ГАПС, для логических микроконтроллеров широкой номенклатуры, включая самые простые. Эта методика ориентирована на автоматизированное программирование с помощью ЭВМ широкого класса логических алгоритмов пользователей-непрограммистов, но также может быть эффективно использована при традиционных, полностью ручных, методов программирования в производственных условиях.

Характеристики

Список файлов книги