Асу для программистов кратко

Обновлено: 04.07.2024

Автоматизация систем управления позволяет сократить затраты на электроэнергию, повысить эффективность производства, сделать его максимально безопасным, а также позволяет снизить участие персонала в выполняемых операциях. К одним из наиболее рентабельных способов увеличения эффективности непрерывных рабочих процессов относится - внедрение СУУТП.

АСУТП для облегчения и оптимизации рабочих процессов

Автоматизированные системы управления – комплекс аппаратно-программных средств по оптимизации работы оборудования, целью которой является увеличение рентабельности производства и увеличение его безопасности. Наиболее эффективно использовать автоматизацию системы управления при работе на предприятиях промышленной и энергетической сферы.

Основные этапы реализации

Чтобы автоматизировать систему управления, потребуется выполнить несколько этапов:

  1. Подготовка технического задания. Оно разрабатывается совместно с заказчиком с учетом особенности его деятельности. После подготовки примерного плана работ, составляется техническое задание, на основе которого подготавливается итоговый проект.
  2. Работы по проектирование инженерной системы. Выполняется опытными инженерами с полным соблюдением технического задания.
  3. Подбор оптимальных системного и прикладного программного обеспечения.
  4. Установка,подключение, наладка и проверка работоспособности системы.
  5. Обучение персонала работе с установленной системой. Дополнительно возможны консультации работников и в процессе ее эксплуатации.

АСУТП

Основные функции АСУ зависят от ее типа, применения и сложности.

Классы и виды АСУ ТП

АСУ подразделяется на определенные классы, от которых зависит состав АСУ и её производительность:

  1. Децентрализованные. Эффективно использовать в том случае, если нужно провести автоматизацию работы независимых объектов.
  2. Централизованные. Позволяет реализовать все процессы производства в одном органе управления. В таком случае, этот орган управления будет заниматься полностью всем сбором и обработкой информации. Преимуществом такой системы является простое и автоматическое взаимодействие между собой разных подсистем.
  3. Рассредоточенные. Особенностью этого класса является сохранение принципа централизованного управления. При этом определенные функции устройств относятся к общим для всей системы, а некоторые подключаются к индивидуальным устройствам канала. Недостатком такой АСУ являются более сложные информационные процессы, использование большого количества технических средств.
  4. Иерархические. Используются для автоматизации сложных систем, в которых требуется применение алгоритмов повышенной сложности. В таком случае централизованное управление невозможно. Задачи разделяются по группам, которые характеризуются разными требованиями по времени реакции на событие.

Существуют также разные виды АСУ. К ним относится управление технологическим процессом и производством. Первое решает задачи управления техническими объектами, а второе – задачи организации производства.

Сфера использования

Автоматизация систем управления используется в различных областях деятельности и современной промышленности.

Основной задачей использования АСУТП является повышение эффективности работы. Использование автоматизации систем дает возможность быстро собирать и обрабатывать информацию, что в свою очередь дает возможность повысить точность работы системы, и минимизировать вмешательство человека в принятие решений. Использование АСУ значительно повышает уровень контроля и дисциплины, снижая при этом затраты.

В области программирования систем автоматизации на производстве сегодня наблюдаются две тенденции: во-первых, в этой сфере применяются компьютерные информационные технологии (ИТ), во-вторых, при написании прикладных программ с успехом используется модульный принцип. Программа Application Composer, разработанная компанией 3S-Smart Software Solutions, позволяет пользователям идти в ногу со временем и соответствовать обеим тенденциям.

Оптимизация затрат на проектирование систем автоматизации в производстве, в том числе в машиностроении, а также в мобильных приложениях, автоматизации зданий сегодня является одним из высокоприоритетных вопросов. Программирование прикладных задач составляет значительную часть этих затрат. Неудивительно, что многие ведущие компании, работающие в данной области, всерьез задумываются над тем, какие концепции или парадигмы программирования систем управления им стоит использовать в будущем.

Компания 3S-Smart Software Solution GmbH является разработчиком CODESYS, всемирно известного комплекса программирования на языках стандарта МЭК 61131-3. Многолетние собственные исследования и результаты обсуждений с большим числом пользователей явно выявили две тенденции:

- внедрение технологий и инструментов из мира компьютерных информационных технологий (ИТ) в автоматизированные системы управления;

- концентрация сложных программных частей в виде специализирован­ных прикладных модулей, из которых в дальнейшем строятся программы управления отдельными машинами или производством.

Инновации из мира ИТ должны внедряться поэтапно, не пе­речеркивая наработанный опыт и не разрушая привычный инстру­ментарий.

Возможность использования ООП в контексте языков стандарта МЭК 61131-3 впервые была реализована в среде разработки CODESYS V3. Это позволило преодолеть пропасть между ИТ и контроллерным программированием.

По инициативе 3S-Smart Software Solutions концепт ООП был выдвинут на рассмотрение комитета по стандартизации, получил одобрение и был включен в третью редакцию стандарта МЭК 61131-3, выпущенную в начале 2013 года.

В большом ООП-проекте разработчику бывает непросто сориентироваться в зависимостях тех или иных объектов друг от друга. UML-диаграмма классов позволяет наглядно отображать зависимости между классами, объектами, методами и интерфейсами, специально планировать и создавать эти зависимости. Таким образом, ООП становится более удобным и легче поддается контролю. Введение UML-диаграмм классов – это следующий логичный шаг после добавления ООП в инструмент МЭК 61131-3. В результате диаграммы классов были добавлены в CODESYS как дополнительный инструмент.

Ris.1.jpg

Ris.2.jpg

Помимо ООП и UML, есть еще несколько дополнительных инструментов из мира ИТ, которые могут весьма пригодиться в автоматизации.

Очевидно, что разработка масштабного проекта или набора однотипных проектов одним человеком может занять непозволительно много времени. В этих обстоятельствах необходимо работать группой. Как правило, у команды разработчиков возникает потребность синхронизировать свой труд и совместно использовать готовые фрагменты кода. В результате образуется набор проектов и библиотек с множеством вариантов улучшений и доработок. У программиста нередко возникают сложности при поиске исправлений, вызвавших неочевидную проблему. В таких случаях имеет смысл использовать систему контроля версий. В мире ИТ одной из самых распространенных систем такого рода является Apache Subver sion (SVN). Разработчики могли бы хранить программные блоки и библиотеки в SVN, используя механизмы импорта и экспорта. Однако без интеграции системы контроля версий с МЭК 61131-3 ее было бы очень неудобно применять, особенно с графическими языками. Поэтому разработчики CODESYS интегрировали SVN в среду. Управление версиями программных модулей выполняется привычными средствами в среде программирования. Пользователь может сравнить различные версии программных компонентов, про­анализировать отличия и восстановить нужную версию разрабатывае­мого приложения в любое время, с любой глубиной отката, что очень часто бывает необходимо на практике.

Еще одним полезным вспомогательным инструментом является статический анализатор кода CODESYS Static Analysis. Благодаря ему сокращается время разработки путем распознавания и исправления логических ошибок в коде приложения до того, как он будет загружен в контроллер. В анализаторе предусмотрены десятки тестов с настраиваемым набором правил. В числе прочего он проверяет одно­временный доступ к переменным, множественную запись выходных переменных, ищет в проекте не­используемые переменные и пустые программные блоки. Пользователь может настраивать правила тестов для всего проекта. На случай, если ему необходимо намеренно обойти какое-то правило в конкретном фрагменте, предусмотрены специальные исключающие директивы, записываемые в коде приложения.

Представленные выше вспомогательные инструменты не входят в стандартный бесплатный пакет поставки CODESYS. Они выполнены в виде отдельных плагинов. Их можно приобрести и установить через интернет-портал CODESYS Store. Необходимые для этого средства встроены в среду программирования.

Все это представляется вполне возможным, особенно в случае тиражирования похожих либо однотипных проектов. Существуют сотни машин и систем, собираемых из достаточно стандартных узлов, механических и электрических устройств. Например, системы освещения и безопасности, системы приточно-вытяжной вентиляции, котельные, системы водоподготовки, деревообрабатывающие, полиграфические, пищевые и многие другие машины. Возникает мысль, что лучше всего иметь один раз подготовленный специалистами высшей квалификации набор гибко настраиваемых программных модулей для всех стандартных узлов подобных систем. Из них можно было бы, как из кубиков, собирать проект системы управления, настраивать необходимые параметры модулей, их связи и автоматически генерировать готовый, заведомо работоспособный код. Если делать это в рамках МЭК 61131-3, то сохраняется возможность легко внести в такой почти готовый код специфические для конкретной установки изменения или дополнения, не предусмотренные разработчиком модулей.

Данная идея вылилась в разработку принципиально нового инструмента программирования, получившего название CODESYS Application Composer.

Ris.3.jpg

Ris.4.jpg

На основе подготовленного дерева модулей встроенный генератор по команде выдает полноценное МЭК 61131-3‑приложение, включая визуализацию. Оно может быть скомпилировано с помощью CODESYS в исполняемый код и загружено в контроллер. Это значит, что пользователю даже не придется написать ни единой строчки МЭК 61131-3‑кода самому – вся информация будет взята из дерева модулей и библиотек и коррект­но встроена в структуру проекта. Исходный код будет доступен для редактирования, если такая необходимость вдруг возникнет. Приложение автоматически запустится при старте контроллера. Никаких дополнительных действий не требуется.

Если понадобится изменить приложение по требованию заказчика или из-за изменения конфигурации контроллера, то разработчику всего лишь нужно будет внести изменения в параметры требуемых модулей и переназначить входы/выходы.

Эффективность использования Application Composer подразумевает доступность разнообразных модулей. 3S-Smart Software Solutions, как разработчик CODESYS, считает необходимым участвовать в развитии универсальных аппаратно-независимых модулей для, например, машин состояний, архивирования данных, коммуникаций, распределенных систем, обработки тревог и уведомлений.

Автоматизированная система управления или АСУ — комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия. АСУ применяются в различных отраслях промышленности, энергетике, транспорте и т. п. Термин "автоматизированная", в отличие от термина "автоматическая" подчёркивает сохранение за человеком-оператором некоторых функций, либо наиболее общего, целеполагающего характера, либо не поддающихся автоматизации. АСУ с Системой поддержки принятия решений (СППР), являются основным инструментом повышения обоснованности управленческих решений.

Создателем первых АСУ в СССР является доктор экономических наук, профессор, член-корреспондент Национальной академии наук Белоруссии, основоположник научной школы стратегического планирования Николай Иванович Ведута (1913—1998) [1] [2] [3] [4] . В 1962—1967 гг. в должности директора Центрального научно-исследовательского института технического управления (ЦНИИТУ), являясь также членом коллегии Министерства приборостроения СССР, он руководил внедрением первых в стране автоматизированных систем управления производством на машиностроительных предприятиях. Активно боролся против идеологических PR-акций по внедрению дорогостоящих ЭВМ, вместо создания настоящих АСУ для повышения эффективности управления производством.

Важнейшая задача АСУ — повышение эффективности управления объектом на основе роста производительности труда и совершенствования методов планирования процесса управления. Различают автоматизированные системы управления объектами (технологическими процессами — АСУТП, предприятием — АСУП, отраслью — ОАСУ) и функциональные автоматизированные системы, например, проектирование плановых расчётов, материально-технического снабжения и т.д.

Содержание

Цели автоматизации управления

В общем случае, систему управления можно рассматривать в виде совокупности взаимосвязанных управленческих процессов и объектов. Обобщенной целью автоматизации управления является повышение эффективности использования потенциальных возможностей объекта управления. Таким образом, можно выделить ряд целей:

  1. Предоставление лицу, принимающему решение (ЛПР) релевантных данных для принятия решений
  2. Ускорение выполнения отдельных операций по сбору и обработке данных
  3. Снижение количества решений, которые должно принимать ЛПР
  4. Повышение уровня контроля и исполнительской дисциплины
  5. Повышение оперативности управления
  6. Снижение затрат ЛПР на выполнение вспомогательных процессов
  7. Повышение степени обоснованности принимаемых решений

Жизненный цикл АС

Стандарт ГОСТ 34.601-90 предусматривает следующие стадии и этапы создания автоматизированной системы:

  1. Формирование требований к АС
    1. Обследование объекта и обоснование необходимости создания АС
    2. Формирование требований пользователя к АС
    3. Оформление отчета о выполнении работ и заявки на разработку АС
    1. Изучение объекта
    2. Проведение необходимых научно-исследовательских работ
    3. Разработка вариантов концепции АС и выбор варианта концепции АС, удовлетворяющего требованиям пользователей
    4. Оформление отчета о проделанной работе
    1. Разработка и утверждение технического задания на создание АС
    1. Разработка предварительных проектных решений по системе и ее частям
    2. Разработка документации на АС и ее части
    1. Разработка проектных решений по системе и ее частям
    2. Разработка документации на АС и ее части
    3. Разработка и оформление документации на поставку комплектующих изделий
    4. Разработка заданий на проектирование в смежных частях проекта
    1. Разработка рабочей документации на АС и ее части
    2. Разработка и адаптация программ
    1. Подготовка объекта автоматизации
    2. Подготовка персонала
    3. Комплектация АС поставляемыми изделиями (программными и техническими средствами, программно-техническими комплексами, информационными изделиями)
    4. Строительно-монтажные работы
    5. Пусконаладочные работы
    6. Проведение предварительных испытаний
    7. Проведение опытной эксплуатации
    8. Проведение приемочных испытаний
    1. Выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами
    2. Послегарантийное обслуживание

    Данный стандарт не вполне подходит для проведения разработок в настоящее время: многие процессы отражены недостаточно, а некоторые положения устарели.

    Состав АСУ

    В состав АСУ входят следующие виды обеспечений: информационное, программное, техническое, организационное, метрологическое, правовое и лингвистическое. [5]

    Основные классификационные признаки

    Основными классификационными признаками [5] , определяющими вид АСУ, являются:

    • сфера функционирования объекта управления (промышленность, строительство, транспорт, сельское хозяйство, непромышленная сфера и т.д.)
    • вид управляемого процесса (технологический, организационный, экономический и т.д.);
    • уровень в системе государственного управления, включения управление народным хозяйством в соответствии с действующими схемами управления отраслями (для промышленности: отрасль (министерство), всесоюзное объединение, всесоюзное промышленное объединение, научно-производственное объединение, предприятие (организация), производство, цех, участок, технологический агрегат).

    Функции АСУ

    Функции АСУ [5] устанавливают в техническом задании на создание конкретной АСУ на основе анализа целей управления, заданных ресурсов для их достижения, ожидаемого эффекта от автоматизации и в соответствии со стандартами, распространяющимися на данный вид АСУ. Каждая функция АСУ реализуется совокупностью комплексов задач, отдельных задач и операций. Функции АСУ в общем случае включают в себя следующие элементы (действия):

    • планирование и (или) прогнозирование;
    • учет, контроль, анализ;
    • координацию и (или) регулирование.

    Необходимый состав элементов выбирают в зависимости от вида конкретной АСУ. Функции АСУ можно объединять в подсистемы по функциональному и другим признакам.

    Функции при формировании управляющих воздействий

    • Функции обработки информации (вычислительные функции) – осуществляют учет, контроль, хранение, поиск, отображение, тиражирование, преобразование формы информации;
    • Функции обмена (передачи) информации – связаны с доведением выработанных управляющих воздействий до ОУ и обменом информацией с ЛПР;
    • Группа функций принятия решения (преобразование содержания информации) – создание новой информации в ходе анализа, прогнозирования или оперативного управления объектом

    Классы структур АСУ

    В сфере промышленного производства с позиций управления можно выделить следующие основные классы струк­тур систем управления: децентрализованную, централизованную, централизованную рассредоточенную и иерархическую. [6]

    Децентрализованная структура

    Построение си­стемы с такой структурой эффективно при автоматизации техно­логически независимых объектов управления по материальным, энергетическим, информационным и другим ресурсам. Такая система представляет собой совокупность нескольких независи­мых систем со своей информационной и алгоритмической базой.

    Для выработки управляющего воздействия на каждый объект управления необходима инфор­мация о состоянии только этого объекта.

    Централизованная структура

    Централизованная структура осуществляет реа­лизацию всех процессов уп­равления объектами в едином органе управления, который осуществляет сбор и обработку информации об управляемых объектах и на основе их анали­за в соответствии с критериями системы вырабатывает управ­ляющие сигналы. Появление этого класса структур связано с увеличением числа контроли­руемых, регулируемых и уп­равляемых параметров и, как правило, с территориальной рассредоточенностью объекта управления.

    Достоинствами централизованной структуры являются достаточно простая реализация процессов информационного взаимодей­ствия; принципиальная возможность оптимального управления системой в целом; достаточно легкая коррекция оперативно изменяемых входных параметров; возможность достижения максимальной эксплуатационной эффективности при минимальной избы­точности технических средств управления.

    Недостатки централизованной структуры следующие: необхо­димость высокой надежности и производительности технических средств управления для достижения приемлемого качества упра­вления; высокая суммарная протяженность каналов связи при наличии территориальной рассредоточенности объектов упра­вления.

    Централизованная рассредоточенная структура

    Основная особенность данной структуры — сохранение принципа централизованного управления, т.е. выработка управляющих воздействий на каждый объект управления на основе информации о состояниях всей совокупности объектов управления. Некоторые функциональные устройства системы управления являются об­щими для всех каналов системы и с помощью коммутаторов под­ключаются к индивидуальным устройствам канала, образуя замкнутый контур управления.

    Алгоритм управления в этом случае состоит из совокупности взаимосвязанных алгоритмов управления объектами, которые реализуются совокупностью взаимно связанных органов упра­вления. В процессе функционирования каждый управляющий орган производит прием и обработку соответствующей информа­ции, а также выдачу управляющих сигналов на подчиненные объекты. Для реализации функций управления каждый локаль­ный орган по мере необходимости вступает в процесс информа­ционного взаимодействия с другими органами управления. До­стоинства такой структуры: снижение требований, к производи­тельности и надежности каждого центра обработки и управления без ущерба для качества управления; снижение суммарной про­тяженности каналов связи.

    Недостатки системы в следующем: усложнение информацион­ных процессов в системе управления из-за необходимости обмена данными между центрами обработки и управления, а также корректировка хранимой информации; избыточность техниче­ских средств, предназначенных для обработки информации; сложность синхронизации процессов обмена информацией.

    Иерархическая структура

    С ростом числа задач управления в сложных системах значительно увеличивается объем переработанной информации и повышается сложность алгоритмов управления. В результате осуществлять управление централизо­ванно невозможно, так как имеет место несоответствие между сложностью управляемого объекта и способностью любого упра­вляющего органа получать и перерабатывать информацию.

    Кроме того, в таких системах можно выделить, следующие, группы задач, каждая из которых характеризуется соответствующими требованиями по времени реакции на события, происхо­дящие в управляемом процессе:

    задачи сбора данных с объекта управления и прямого цифрового управления (время реакции , секунды, доли секунды);

    задачи экстремального управления, связанные с расчётами желаемых параметров управляемого процесса и требуемых значений уставок регуляторов, с логиче­скими задачами пуска и остановки агрегатов и др. (время реак­ции — секунды, минуты);

    задачи оптимизации и адаптивного управления процессами, технико-экономические задачи (время реакции — несколько секунд);

    информационные задачи для адми­нистративного управления, задачи диспетчеризации и координа­ции в масштабах цеха, предприятия, задачи планирования и др. (время реакции — часы).

    Кроме того, многие производственные системы имеют соб­ственную иерархию, возникающую под влиянием объективных тенденций научно-технического прогресса, концентрации и спе­циализации производства, способствующих повышению эффектив­ности общественного производства. Чаще всего иерархическая структура объекта управления не совпадает с иерархией системы управления. Следовательно, по мере роста сложности систем выстраивается иерархическая пирамида управления. Управляе­мые процессы в сложном объекте управления требуют своевремен­ного формирования правильных решений, которые приводили бы к поставленным целям, принимались бы своевременно, были бы взаимно согласованы. Каждое такое решение требует постановки соответствующей задачи управления. Их совокупность образует иерархию задач управления, которая в ряде случаев значительно сложнее иерархии объекта управления.

    Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

    Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

    2.3 Автоматизированные системы управления

    Автоматизированная система, сокращенно АС – это система, в состав которой входит объект управления и управляющие системы, некоторые функции в таких системах отведены выполнению человеком.

    Автоматизированная система – это организационно-техническая система, которая гарантирует выработку решений, основанных на автоматизации информационных процессов во всевозможных отраслях деятельности (производство, управление, проектирование, экономика).

    Все функции автоматизированных систем направлены на достижения определенной цели посредством определенных действий и мероприятий. Основополагающая цель АС – наиболее эффективное использование возможностей и функций объекта управления.

    Выделяют следующие цели:

    обеспечение релевантных данных, необходимых для принятия решения;

    более быстрый и качественных сбор информации и её обработки;

    уменьшение числа решений, которые обязано принимать лицо, принимающее решения (ЛПР);

    увеличение контроля и дисциплинарного уровня;

    уменьшение затрат ЛПР на реализацию процессов;

    чётко обоснованные принимаемые решения.

    Основные выделяемые признаки, по которым осуществляется классификация автоматизированных систем:

    сфера, в которой функционирует объект управления: строительство, промышленность, непромышленная сфера, сельское хозяйство;

    вид рабочего процесса: организационный, экономический, промышленный;

    уровень в системе государственного управления.

    В зависимости от выполняемых функций АИС различают следующие типы автоматизированных систем:

    АСУП – системы управления предприятием;

    АСУТП – системы управления технологическими процессами;

    АСУПП – системы подготовки производства;

    ОАСУ – отраслевые системы управления;

    АСК – системы контроля качества продукции;

    ГПС- гибкие производственные системы;

    ЧПУ – системы управления станками с числовым программным обеспечением;

    группы систем или интегрированные системы.

    Главная цель АИС – это хранение данных, обеспечение качественного поиска и передачи данных в зависимости от запросов для наибольшего соответствия запросов пользователей.

    Автоматизированные информационные системы производят операции как с помощью технических средств, так и с помощью человека, однако, основная роль передается компьютеру. ИС классифицируются по степени автоматизации, а также по сфере применения и характеру деятельности.

    Выделяют следующие наиболее важные принципы автоматизации процессов (рис. 1).

    Рисунок 1 – Принципы автоматизации процессов

    Классификация автоматизированных информационных систем имеет следующую структуру:

    система, охватывающая один процесс в организации;

    осуществляется несколько процессов с организации;

    нормальная работа одного процесса сразу в нескольких взаимосвязанных организациях;

    система, организующая функционирование нескольких процессов в нескольких взаимосвязанных системах.

    Также информационные системы классифицируются по степени автоматизации проводимых операций:

    ручные – в них отсутствуют современные средства для обработки информации, и все операции осуществляются человеком в ручном режиме;

    автоматизированные – производят операции как с помощью технических средств, так и с помощью человека, однако, основная роль передается компьютеру. ИС классифицируются по степени автоматизации, а также по сфере применения и характеру деятельности;

    автоматические – абсолютно все операции по обработке информации осуществляются с применением технических средств без участия человека.

    Подводя итоги, можно отметить важность автоматизации систем управления в различных сферах. На сегодняшний день внедрение подобных систем обеспечивает более качественное управление производством, сводя к минимуму участие человека в этих процессах и исключая тем самым, ошибки, связанные с человеческим фактором. Развитие и разработка автоматизированных систем управления дает возможность улучшать многие сферы: производство, экономику, энергетику, транспортную сферу и другие.

    Пакеты прикладных программ автоматизированных систем, в отличие от языков реального времени, предназначенных для облегчения программирования, используются для замены программирования конструированием ПО систем управления технологическими процессами из готовых элементов, ППП классифицируют по входному языку и принципу производства про­грамм. Языки делят на четыре типа: фиксированных позиций; разделителей; ключевых слов; повествовательные.

    С точки зрения принципа генерации программ ППП разделяют на сле­дующие:

    • генераторы программ, составляющие текст программного комплекса на языке, допускаемом операционной системой УВК;
    • интерпретаторы, служащие для выполнения исходных программ путем сканирования исходных текстов в реальном времени;
    • параметрические системы, сочетающие предварительную компиляцию исходного текста с последующей интерпретацией результата компиляции.

    В общем случае пакет модулей состоит из набора модулей и управляю­щей программы (монитора пакета) — специальной программы, которая по формулировке задачи на входном языке пакета автоматически организует вызов нужных модулей в нужной последовательности и обеспечивает обмен информацией между ними.

    Существуют два типа мониторов пакетов — специализированный и уни­версальный.

    Специализированный монитор пакетов автоматизированных систем в зависимости от исходных дан­ных реализует одну из заранее определенных последовательностей модулей.

    Такие пакеты подобны программным комплексам, но отличаются от них мо­дульностью своих программ и стандартизацией информационных связей между ними. .

    Универсальный монитор пакетов автоматизированных систем сам строит последовательность модулей, реализующую вычислительный процесс, на основе общих сведений о связях между модулями, их аргументами и результатами. В универсаль­ный монитор можно вводить любой набор модулей, образуя тем самым пакеты для решения любого класса задач. В системе со специализированным мони­тором смена пакета требует замены самого монитора.

    Предметная область систем автоматизации — множество задач, решаемых системой — определяется в основном одним программным и двумя информационными масси­вами: набором модулей, перечнем стандартных величин и графом предметной области, задающим связи между стандартными величинами и модулями системы.

    Модуль систем автоматизации — программа, аргументами и результатами которой являются стандартные величины.

    Стандартные величины предметной области систем автоматизации — аргументы и результаты.

    Граф предметной области систем автоматизации — ориентированный граф с вершинами, соот­ветствующими стандартным величинам, и вершинами, соответствующими модулям. Ребра связывают только вершины разных типов.

    Модель предметной области и системы служит базой для оперативной части системы (монитора), выполняющей основные функции системы; запись, чтение и вычисление значений стандартных величин.

    Важными составляющими ППП являются блоки ввода, вывода, памяти и процессор.

    Блок ввода систем автоматизации осуществляет ввод в специальные области блока памяти текста, содержащего формулировку задачи (программного задания) и значений стандартных величин, необходимых по ходу работы.

    Блок вывода систем автоматизации выводит результаты.

    Блок памяти систем автоматизации предназначен для хранения программного задания модулей системы, их аргументов, результатов и промежуточных величин.

    Процессор систем автоматизации модульной системы представляет группу программ, про­изводящих выполнение требуемого модуля.

    Автоматизированная система программирования реального времени автоматизированных систем является диалоговой системой параметрического типа и позволяет генерировать ПО систем управления технологическими процессами в реальном времени. АСП-РВ обладает как характерными чертами инструментальной системы программи­рования (возможность генерации новых ППП), так и чертами, присущими ППП, реализующим традиционный способ разработки ПО (компоновка из готовых функциональных модулей путем редактирования связей).

    Ядро системы АСП-РВ систем управления технологическими процессами составляет исполнительный программный ком­плекс, в котором отдельные функциональные модули увязаны по взаимодей­ствию в единую систему в соответствии с имеющейся математической мо­делью АСУ ТП. Настройку программного комплекса на конкретные алго­ритмы осуществляют по параметрам, задаваемым пользователем на входном языке системы. Сгенерированное ПО конкретной АСУ ТП — совокупность программного комплекса и таблиц настроек. Система обеспечивает возмож­ность коррекции и автоматического документирования алгоритмов в процес­се эксплуатации, существенно облегчает работу пользователя, освобождая его от необходимости комплексной увязки модулей.

    Исполнительный программный комплекс автоматизированных систем базируется на наборах функцио­нальных и организующих (системных) программных модулей. Он состоит из трех частей: стандартной ОС, специально разработанной ОС и двух сис­темных программ (интерпретатора и диспетчера задач). Таблицы настроек раз­делены на базу данных и библиотеку операционных модулей, содержащих соответственно настройки функциональных и организующих модулей. Теку­щая информация о состоянии объекта управления представляется численными значениями переменных, помещаемых в базу данных, а также событиями, накапливаемыми по мере их поступления в специальном буфере событий. Факт появления события устанавливается либо программным путем при проверке заранее определенного соотношения между переменными, либо задается извне.

    Функционирование ЛСП-РВ систем управления технологическими процессами начинается с запуска диспетчера задач, который инициирует запуск системы. Далее работает интерпретатор, отыскивающий в базе данных таблицу настроек, соответствующих задаче назначена на выполнение, и последовательно запускает указанные в ней функцио­нальные модули, сообщая им параметры. В процессе работы опрашиваются датчики, вычисляются технико-экономические показатели и управляющие воздействия, проверяются условия и фиксируются соответствующие события. Диспетчер задач анализирует содержимое буфера событий и изменяет статус отдельных задач в таблице задач в соответствии с настройками, занесенными в библиотеку операционных модулей и т. д.

    Отладка осуществляется с помощью ретрансляции созданной системы специального ПО систем управления технологическими процессами на язык, близкий естественному. Реализация такого под­хода облегчается тем, что оба раздела, на которые делятся законченные про­граммы — операционный и раздел задач, разрабатываются и отлаживаются самостоятельно, а объединяются лишь на завершающем этапе.

    В функции ретранслятора входит также документирование эксплуати­руемых алгоритмов в их текущем состоянии.

    Система управления процессами автоматизированных систем PMS (Process Management System.) разработана фирмой Ферранти и предназначена для управления процессами в реальном времени. PMS представляет собой скоординированную систему взаимосвязанных пакетов и обеспечивает следующие функции: не­прерывное управление, дискретное управление, протоколирование, управле­ние данными, управление при сбоях, визуальную связь.

    Первоначальные идентификаторы, используемые при проектировании системы, сохраняются для прямых ссылок, что значительно облегчает на­стройки и регулировки системы соотношения между переменными.

    Кроме информационных и управля­ющих функций PMS обеспечивает вы­полнение различных оптимизацион­ных процедур, используя методы регрессионного анализа, линейного программирования и т. п. Система позволяет создавать и отлаживать новые задачи в процессе нормальной работы, для чего введены основная и фоновая области. Передача данных в отлаживаемые задачи фоновой об­ласти происходит по идентификаторам, использованным при проектировании основной системы.

    Структуру PMS определяют две особенности: различные функции сис­темы реализуются посредством установления взаимосвязей между стандарт­ными конструктивными блоками или алгоритмами; программы PMS выпол­няются в режиме интерпретации.

    Проверку и модификацию данных систем управления технологическими процессами осуществляет INSPECTOR, служащей интерфейсом между аппаратурой оператора (OPERATOR INTERFACE) я сис­темными данными.

    Большинство данных в P.MS систем управления технологическими процессами идентифицируется ссылками на активность, а затем, с помощью параметров, внутри активности. Исключением являются данные, запоминаемые в фиксированных списках IDL и ODL. Точно опреде­лив элемент данных, достаточно просто расширить свойства системы, изменяя системные параметры н другие данные в процессе функционирования. Изме­нение структуры системы посредством создания новых активностей (либо мо­дификации существующих) реализуется программой CONSTRUCTOR. Эта программа получает ряд инструкций от оператора или с некоторого носителя [(Construction Incstructions), идентифицирует тип создаваемой активности, 'ее алгоритм, взаимосвязи и данные я выдает заголовок активности я цепочку алгоритмов. Инструкции для CONSTRUCTOR пишутся на языке PML.

    Генератор программного обеспечения автоматизированных систем, автономный (ГПО-А) является генератором программ с табличным входным языком, формирующим про­граммы на языке ФОРТРАН М-6000 из набора унифицированных програм­мных модулей. В качестве модулей можно использовать программы на языке ФОРТРАН (версии I и IV) и подпрограммы на мнемокоде и АЛГОЛе, допускающие обращение из программ, написанных на Фортране. Технологи­ческие функции, охватываемые системой, определяются составом библиотеки программных модулей. Процесс генерации протекает в три этапа. Вначале задачи, заданные пользователем на уровне модулей, преобразуются в задачи для операционной системы. Затем распределяется общая область памяти. На заключительном этапе осуществляется компоновка задач в соответствии с требованиями языка ФОРТРАН и операционной системы реального времени. Сгенерированный текст выводится на перфоленту в символьном формате, Концепция системы предполагает, что библиотека унифицированных програм­мных модулей готовится пользователями. При этом каждый из них должен быть параметризован, т. е. должны быть выделены все константы и перемен­ные, с помощью которых модуль можно настроить на конкретные входные и выходные данные, вариант алгоритма и операционную систему. Параметры описываются в паспорте модуля, в котором также указывается язык програм­мирования, затраты времени на однократное исполнение, описание формаль­ных параметров, внутренних переменных и пр.

    Конкретная программа пользователя компонуется в виде нескольких подсистем, каждая из которых содержит одну или несколько задач. Отдель­ная задача представляется в виде совокупности модулей. Взаимодействие мо­дулей внутри задачи и связи между задачами и подсистемами описываются с помощью таблиц, заполняемых пользователем.

    Пакеты программных модулей автоматизированных систем АСПО. Кроме основного пакета-модулей, предназначенного для создания операционных систем, в АСПО входят также другие пакеты модулей. Пакеты можно условно разделить на четыре группы: пакеты для компоновки специализированных програм­мных систем; библиотеки общего назначения; проблемно-ориентированные пакеты программных модулей; пакет системы подготовки программ. В основе пакетов лежит использование библиотек макроопределений и стандартных подпрограмм. Генерацию осуществляет макрогенератор.

    Пакеты для компоновки специализированных программных систем. Из разрабатываемых в рамках АСПО паке­тов модулей этой группы необходимо выделить пакеты программных модулей для выполнения следующих функций: компоновки систем управления фай­лами; работы с графической информацией; работы с линиями связи; компо­новки систем пакетной обработки; компоновки много пультовых систем; по­строения распределенных систем; контроля и диагностики вычислительного комплекса.

    Библиотеки общего назначения. В этот пакет входят следующие библиотеки:

    • системных макроопределений, содержащая макроопределения связи с операционными системами и макроопределения часто встречающихся макро- операций;
    • программ для работы в реальном масштабе времени, которые обеспечи­вают ввод-вывод и обработку аналоговой и дискретной технологической ин­формации;
    • стандартных математических подпрограмм, состоящая из подпрограмм вычисления значений элементарных функций других вспомогательных подпрограмм;
    • программ численного анализа, содержащая программы решения систем линейных алгебраических уравнений, систем дифференциальных уравнений, матричных вычислений и т. д.;
    • программ обработки статистической информации;
    • программ сортировки-слияния массивов информации.

    Пакет программных модулей для компоновки систем управления технологическими процессами позволяет автоматизировать подготовку программ сбора, первичной обработки информации и управления технологическими процессами. Содержащийся в пакете набор макроопределений позволяет на языке макрокоманд описывать источники аналоговой и дискретной информации и задавать об­работку для каждой точки или группы точек. Для аналоговых датчиков можно указать расчет действительных значений, линеаризацию, согласование, вве­дение поправок по температуре и давлению, требуемый контроль за ходом технологического процесса и т. д.

    Дальнейшее развитие автоматизации проектирования ПО АСУ ТП долж­но обеспечить решение следующих открытых задач:

    Читайте также: