Текст лекций ростов-на-Дону 2005 удк 330. 04 1Л4
| Вид материала | Курс лекций |
- Юридический адрес: 344082, г. Ростов-на-Дону, ул. Сиверса, 1 Фактический адрес: 344018,, 84.76kb.
- План лекционных занятий Тексты лекций в полном объеме опубликованы в учебном пособии, 40.48kb.
- Учебное пособие Ростов-на-Дону 2010 удк 336 (075), 1986.06kb.
- Избыточные психологические потенциалы и объективные методы их выявления, 93.01kb.
- С. А. Сущенко Ростов-на-Дону: «Феникс», 2005. 345 с. (Среднее профессиональное образование), 3258.45kb.
- Основы политологии: Курс лекций. 2-е изд., доп. Ростов на/Дону.: Феникс, 1999. 573, 14.9kb.
- Программа ростов-на-Дону 2007 Конференция осуществляется при финансовой поддержке Российского, 406.02kb.
- Курс лекций Учебное пособие Волгоград 2009 удк 330. 01 Ббк 65. 012., 6756.22kb.
- Анкета участника международной научно-практической конференции «актуальные проблемы, 62.51kb.
- Удк 330. 322. 12: 330. 322, 141.67kb.
ТЕМА 7: ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ
- Характеристика технологии ОД в режиме реального времени (РВ).
2) Особенности проектирования и организации технологии ОД в режиме РВ
3) Структура ПО систем РВ
Повышение эффективности управления промышленными предприятиями – слияние организационно-экономических АСУ и АСУ ТП в единые интегрированные АСУ (ИАСУ), что способствует повышению качества управления.
Если в рамках организационно-экономической АСУ для каждой задачи соблюдается определённый порядок решения (ввод информации, вычислительная обработка, вывод результатов), то решение задач в рамках АСУ ТП должно согласовываться по времени с ходом управляемых или физических процессов.
Организацию обработки данных в ходе физических процессов производства т.о., чтобы результаты вычислений могли быть использованы для управления ими, будем называть технологией ОД в режиме реального времени.
Важной характеристикой, определяющей область применения режима реального времени является скорость (время) реакции системы управления на изменение состояний управляемого объекта.
С этой точки зрения принято выделять 3 класса АСУ:
1 С высокой степенью реакции на входной поток информации. К ним относятся такие, у которых время приёма, обработки и доведения результирующей информации до потребителей составляет единицы или доли секунды.
2 Со средней степенью реакции на входной поток информации. Для этого класса систем время приёма, обработки и доведения результатов до потребителей составляет десятки секунд или минуты.
3 С низкой степенью реакции или её отсутствием на входной поток информации В таких системах время на обработку информации составляет минуты или часы, а сам процесс сбора информации может составлять несколько суток. В них принятие и доведение решений до исполнителей выполняется человеком на основании анализа, полученных в процессе обработки результатов.
Применение ИАСУ для управления производственными процессами требует реализации в рамках системы 2-х контуров управления – организационно-экономического и технического. Последний предполагает организацию взаимодействия и прямой связи средств вычислительной техники с технологическим оборудованием, задействованным в производственных процессах, что определяет жёсткие требования к реактивности системы. При этом высокая скорость принятия управленческих решений достигается за счёт непрерывного отображения состояния объекта управления в памяти ЭВМ. Такое отображение реализуется сред-ми динамической модели (ДМ), отражающей полное описание объекта в каждый момент времени; системой модификации состояния (СМС), обеспечивающей фиксацию событий, переход ДМ из одного модельного состояния в другое и хранение информации о всех событиях; система формирования заданий (СФЗ), осуществляющая разработку и доведение директивных указаний в соответствие с глобальной стратегией и целью функционирования объекта; системой прогнозирования (СП), предназначенной для сбора и хранения информации о различных факторах, оказывающих воздействие на объект в планируемом периоде времени и использующихся для выработки прогнозов по оптимальному управлению объектом.
ДМ объекта управления, СМС, СП и автоматизированный банк данных образуют информационную подсистему АСУ реального времени.
Система формирования заданий, составляющая подсистему управления объектом осуществляет комплексную увязку частных целей и контуров управления, организует выработку и доведение до исполнителей директивных указаний или управляющих воздействия.
Большинство элементов АСУ сопряжено между собой каналами связи. Совокупность всех видов связи и трактов передачи данных составляет подсистему связи и передачи данных.
Тракты передачи данных представляют собой совокупность каналов связи и оконечных устройств. Оконечные устройства в. свою очередь состоят из оконечных технических средств передачи данных и оконечных средств связи. Первые включают устройства преобразования сигналов или модемы, адаптеры и специальные вычислительные устройства или ЭВМ, осуществляющие преобразование двоичных сигналов в модулированные непрерывные сигналы для передачи по тем или иным каналам связи и обратную функцию, сопряжение устройств передачи сигналов с ЭВМ. Оконечные средства связи обеспечивают взаимное соединение различного рода аппаратуры и обеспечения организации многоканальной связи. Комплексная автоматизация основных технологических операций производства позволяет осуществлять оперативный учет и контроль состояния объекта управления путем применения различных устройств и датчиков, обеспечивающих сбор, регистрацию и передачу информации о параметрах хода производственного процесса. Наряду с этим представляется возможным и управление отдельными агрегатами или звеньями посредством использования различного рода исполнительных механизмов, получающих управляющие сигналы от ЭВМ н изменяющих параметры протекающих процессов. Только в управлении высокоавтоматизированными процессами можно создать автоматические системы с замкнутой обратной связью. Рассмотрим основные технологические операции при организации обработки данных в режиме реального времени. С целью поддержания динамической модели, описывающей объект управления в каждый момент времени, в актуальном состоянии система получает сообщения о всех событиях, влияющих на изменение его состояния. Эти сообщения могут быть двух типов; фиксирующие факт события и, запросы, которые поступают от пользователя АСУ и представляют собой требования на выдачу какой-либо справочной информации. Они формируются устройствами ввода клавишного типа пли автоматическими датчиками регистрации фактов. При этом информация, поступающая от датчиков, всегда является сообщением о событии, Как правило, датчик воспринимает аналоговую информацию (например, измерение температуры), которую до ввода в ЭВМ следует преобразовать в цифровую форму. При работе с некоторыми датчиками вычислительная система обеспечивает их периодический опрос с целью снятия параметров состояния объекта. Датчики регистра ни и фактов могут сами инициировать эту операцию в момент совершения некоторого события. После приема каждое сообщение подвергается контролю и предварительной обработке вычислительной системой для определения класса обрабатываемого сообщения, исключения из сообщения служебной информации, синтаксического и семантического контроля, анализа очередности их поступления. Сообщения, прошедшие контроль и предварительную обработку, записываются в рабочие массивы системы или используются для автоматического формирования производных данных. В случае обнаружения ошибок, искажений или нарушения очередности поступления организовывается запись ошибочной информации в массивы временного хранения. При этом система может доводить до оператора сведения об обнаруженных ошибках с целью оперативной их корректировки или передавать сообщения о необходимости повторного ввода данных. Данные, поступившие ранее необходимого времени, записываются в массив временного хранения задержанных сообщений и в требуемый момент включаются в обработку. Сообщения о событиях обрабатываются системой модификации состояния, которая обеспечивает перевод динамической модели объекта из одного состояния в другое. Данные, посылаемые цехами, могут содержать информацию о начале выполнения заданий, об окончании выполнения задания, об изменении состояния оборудования, о выходе на работу, о приеме полуфабрикатов или передаче готовой продукции другим цехам. Сообщения подразделений складского хозяйства отражают информацию о поступлении и отпуске материалов, поступлении и отгрузке готовой продукции. Система модификации состояния осуществляет также организацию хранения информации о всех поступивших в систему сообщениях. При этом поступающие в БД данные группируются по различным признакам (характер продукции, класс оборудования и т, д.). Данные о событиях используются для инициализации выполнения различного рода учетных задач. Так, сообщение об остановке главного конвейера предприятия может инициировать начало решения задач учета простоя оборудования, учета брака, учета незавершенного производства и ряда других. Хранение поступающих данных с нарастающим итогом обусловливает возможность их использования в задачах учета, анализа и формирования статистической отчетности. Исходя из реального состояния объекта управления и целей производства система формирования заданий осуществляет разработку необходимых управляющих воздействии на ход производственного процесса и их доведения до структурных подразделении или непосредственно до исполнительных механизмов. Кроме реальных событии, происходящих на объекте управления, в систему поступает информация о различных факторах, которые могут оказать воздействие на ход процесса производства в планируемый период времени. Сообщения такого рода обрабатываются системой прогнозирования, которая способствует выработке оптимальных вариантов управления производственным процессом. Так, система прогнозирования может обеспечивать своевременное информирование о необходимости и графике пополнения материальных запасов, аварийных режимах работы оборудования, оптимальной организации производственного процесса и др. Выдача информации о состоянии объекта управления производится в ответ на сообщения—запросы. Доведение информации пользователю осуществляется комплексом средств автоматизированного отображения индивидуального (графические или алфавит на цифровые дисплеи, печатающие устройства) или группового использования (групповые экраны, табло, мнемонические схемы, пульты). Кроме того, пользователь обеспечивается средствами автоматического документирования, включающими аппаратуру фиксации телекодовой и речевой информации и итогового документирования. Программная структура конкретной системы реального времени определяется многими, факторами; типом используемых ЭВМ и их количеством, типом терминалов и технических средств передачи данных, способом построения коммутационной сети, функциональной направленностью системы реального времени, имеющимися готовыми программными компонентами при разработке системы и т. п. Из этого следует, что при детальном рассмотрении программной структуры конкретных систем реального времени можно встретить разнообразные варианты. Однако, несмотря на разнообразие, в структуре этих систем можно обнаружить много общего, что позволяет на верхнем уровне обобщения представить единую схему программной структуры систем реального времени. За исключением прикладных программ, состав которых определяется конкретной функциональной направленностью системы реального времени, компоненты программного обеспечения этих систем могут быть частями операционных систем ЭВМ или их расширением. Программы, расширяющие возможности операционных систем, в основном являются дополнением к базовым операционным системам, ориентированным первоначально на пакетный режим работы. Их состав и назначение определяются особенностями технологии обработки данных в режиме реального времени. При решении задач в режиме реального времени сообщения поступают в случайные моменты времени. Это обусловливает необходимость включения в состав программного обеспечения программ эффективного управления прерываниями, а широкий спектр устройств регистрации, ввода и передачи исходной информации—программ управления каналами связи и периферийным оборудованием вычислительной системы. Постоянное изменение состояния объекта управления оказывает значительное влияние на требования к оперативной памяти. Поэтому важная роль отводится программам управления оперативной памятью и приоритетами. Управление непрерывными и быстротекущими процессами требует высокой надежности функционирования вычислительной системы. С этой целью в состав расширяющего программного обеспечения включаются комплексы программ по эффективному восстановлению вычислительного процесса при сбоях системы и программы реконфигурации или переключения на резервное оборудование. При построении систем реального времени на базе ЕС ЭВМ требуемые функции обеспечиваются широкими возможностями, предоставляемыми операционной системой ОС ЕС и дополнительными программными средствами. Организация вычислительного процесса в таких системах опирается на координирующие действия супервизора. Супервизор реального времени (СРВ) является пакетом прикладных программ, обеспечивающим вместе с операционной системой ОС ЕС эффективное использование машин ЕС ЭВМ в системах управления процессами или объектами в реальном масштабе времени - Супервизор реального времени предоставляет пользователю средства, расширяющие функции операционной системы в следующих направлениях: - применения нестандартных устройств ввода-вывода (устройств реального времени) и линий внешних прерываний (линий реального времени) в качестве источников данных, обрабатываемых в реальном масштабе времени; - малого времени реакции системы при обработке данных, поступающих от устройств и линий реального времени; - жесткой привязки моментов выполнения функциональных программ системы к реальному текущему времени; - в ряде дополнительных возможностей по выбору средств и ре жимов, которые могут быть использованы в системах управления процессами (работа с резидентными и нерезидентными очередями данных, регистрация событий в системе, служба оператора и др.). Для реализации всех этих возможностей в СРВ предусмотрены собственные средства организации процесса обработки, на фоне которого происходит работа ОС.
Универсальность СРВ и эффективность обеспечивающего им режим реального времени достигаются за счёт имеющихся в этом пакете средств генерации, дающих возможность получать конкретные варианты СРВ для конфигурации технических средств и ОС с учётом особенностей функционального назначения системы, в котором СРВ работает.
В настоящее время системы реального времени создаются не только на базе больших ЭВМ типа ЕС ЭВМ. Всё чаще для этих целей используют мини- и микроЭВМ, имеющие развитое ПО.