Системы автоматизации и управления технологическими процессами
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
? обязан уделять этому аспекту особое внимание.
Наконец, имеется ещё один тип программного обеспечения, предназначенного для решения либо конкретных вычислительных задач, возникающих в данной САУ ТП, или для управления специальными (нестандартными) устройствами. Это прикладное программное обеспечение вынужден создавать разработчик конкретной САУ ТП. При этом часто приходится использовать язык ассемблера, так как требуется высокое быстродействие и предсказуемость поведения программы. Особенно это справедливо при программировании специализированных контроллеров, непосредственно связанных с объектами управления.
Возможность работы в реальном времени, обеспечение высокого уровня надежности при работе, поддержка стандартов на все виды интерфейсов - все эти требования позволяют выделить промышленные вычислительные системы в отдельный класс. Основное требование (помимо надёжности), предъявляемое к вычислительным системам данного класса, - это гарантированное время реакции на произошедшее событие. Из данного условия сразу можно выделить отличительные качества промышленных вычислительных систем:
максимально возможная адаптация вычислительного блока к датчикам и периферийным устройствам;
использование распространенных и проверенных и отработанных промышленных стандартов (как правило, VME), что позволяет обеспечить совместимость большого разнообразия оборудования и унифицировать протоколы взаимодействия с ним;
Рисунок 5.1 - Структура программного обеспечения
использование операционных систем реального времени (ОС РВ), гарантирующих выработку сигналов обратной связи за фиксированный промежуток времени.
Как и всякая другая операционная система, ОСРВ выполняет следующие основные функции, необходимые при использовании средств вычислительной техники в автоматике:
обеспечение бесконфликтного взаимодействия множества параллельных задач (процессов) с аппаратурой;
бесконфликтное разделение общих ресурсов вычислительной системы (память, диски и т.п.);
обеспечение безопасной передачи данных между процессами в защищённых адресных пространствах;
обеспечение стандартных средств доступа к ресурсам, чтобы программисту не надо было писать соответствующие коды;
обеспечение стандартных телекоммуникаций и сетевой поддержки;
поддержание службы времени (системных и сетевых таймеров);
создание вычислительной среды повышенной надёжности;
Но именно ОСРВ эти функции выполняет за гарантированное и известное время.
Существуют разные структуры ОСРВ (монолитные, на основе микроядра, объектно-ориентированные), но главное заключается в том, что любая ОС отделяет собой аппаратуру от исполняемых задач, гарантируя стандартные надёжные методы доступа к ней, и обеспечивает взаимодействие между задачами.
Ряд операционных систем (NT 4, Windows 2000, Windows XP), основанных на ядре NT, широко применяются в офисных приложениях и демонстрируют вполне достойную надёжность. Наличие огромного объёма программного обеспечения и армии разработчиков позволяет, в принципе, полагать, что при надлежащей модификации кода операционной системы её можно будет применять и в промышленных приложениях. Было бы желательно иметь одну и ту же ОС на всех уровнях индустриальной иерархии.
5.3 Прикладное программное обеспечение, принципы программирования
Вопрос о прикладном программном обеспечении САУ ТП является чрезвычайно широким, таким же, как и спектр задач, решаемых конкретными системами. Остановимся лишь на некоторых важнейших аспектах классификации этого ПО. С точки зрения инженера, создающего комплекс средств САУ ТП, - прикладное программное обеспечение можно разбить на следующие важнейшие группы:
дополнение к операционной системе (драйверы и т.п.);
программы управления, снятия (получения), передачи данных, обработки данных, планирования и т.п., то есть прикладные вычислительные задачи;
программное обеспечение локальных регуляторов. Эта часть программного обеспечения часто создаётся для специализированных микроконтроллеров и поэтому имеет свои особенности.
Важно также учитывать то обстоятельство, что для создания этих разнородных частей прикладного программного обеспечения используются совершенно разные методы программирования. Наиболее традиционной частью являются прикладные вычислительные задачи. Решать эти задачи стремятся традиционными методами и для этого стараются использовать программирование на языках высокого уровня, не упуская при этом из видимости тот факт, что работа программы должна вестись в реальном времени. Обычно удаётся здесь обойтись программированием на языке С, С++, Pascal, привлекая для этого (по возможности быстродействия) интегрированные среды типа Visual C, Builder или Delphi.
Если это удаётся, то имеется возможность создания мощного современного программного обеспечения, удовлетворяющего всем требованиям к интерфейсам пользователя.
Непреодолимым барьером здесь может оказаться отсутствие требуемых средств разработки ПО для конкретной ОС РВ. В настоящее время для всех популярных ОС РВ имеются, по крайней мере, компиляторы языка С. Это существенно облегчает работу программиста.
При создании программного обеспечения для локальных контроллеров важно придерживаться следующих принципов:
При разработке проекта САУ ТП стараться обеспечить однородность вычислительной платформы, что позволит в дальнейшем упростить программир