«Программное обеспечение АСУТП ГЭС: системное, прикладное и инструментальное ПО.»
Операционные системы, обзор операционных систем
реального времени (ОСРВ).
Большинство систем реального времени TCP/IP, NFS и Motif. В настоящее время очень велик .
поддерживает индустриальные стандарты VME, POSIX , интерес к операционным системам реального времени
Каждая из ведущих фирм- производителей, выпускающих промышленные компьютеры, обязательно имеет сегодня версию своей операционной системы для работы в реальном масштабе времени. Для компании Hewlett-Packard (HP) - это HP RT, для компании SGI - это ОС REACT, а для систем фирмы Motorola - это целое семейство различных ОС РВ. Среди них можно назвать LynxOS компании Lynx Real-Time Systems Inc. Или многозадачную систему OS-9 фирмы Microware System s Corporation.
«Программное обеспечение АСУТП ГЭС: системное, прикладное и инструментальное ПО.»
Операционные системы, обзор операционных
систем реального времени (ОСРВ).
Можно ли использовать ОС на основе ядра Windows NT как ОС РВ?
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.
Удовлетворяет ли NT основным требованиям, предъявляемым к ОС РВ?
•Требование 1: ОС должна быть прерываемой и предсказуемой.
•Требование 2: ОС должна обеспечивать предсказуемые механизмы синхронизации задач .
•Требование 3: Должна существовать система наследования
приоритетов.
•Требование 4: Поведение ОС должно быть известно ( предсказуемо ).
«Программное обеспечение АСУТП ГЭС: системное, прикладное и инструментальное ПО.»
Операционные системы, обзор операционных
систем реального времени (ОСРВ).
Windows NT в своем оригинальном виде, ориентированном главным образом на классические приложения , не являются хорошей платформой для приложений реального времени :
• число приоритетов реального времени слишком мало для ОС РВ;
•не решена проблема инверсии приоритетов (для процессов класса реального времени );
•для встраиваемых приложений слишком велики требования по памяти;
•драйверы устройств имеют очень медленные DPC (Deffered Procedure
Call -отложенный вызов процедуры — специфический механизм вызова процедур в архитектуре Windows. ) и допускают прерывания другими DPC.
При |
выполнении вашему DPC придется ждать пока |
не будут завершены |
все |
остальные DPC. Поэтому ваше приложение будет |
зависеть от драйверов |
устройств, обслуживающих другие приложения. |
|
|
«Программное обеспечение АСУТП ГЭС: системное, прикладное и инструментальное ПО.»
Операционные системы, обзор операционных
систем реального времени (ОСРВ).
Windows NT можно использовать только в следующих случаях :
•ОС мягкого РВ, которые допускают нарушение временных ограничений ( время от времени );
•в простых системах, где число типов событий невелико ( благодаря этому увеличивается предсказуемость DPC);
•нагрузка на CPU всегда остается малой ( системные DPC имеют время для выполнения );
• используется мало драйверов , алгоритм которых неизвестен, или , по крайней мере, качество этих драйверов гарантировано ;
Но в случае ОС жёсткого РВ даже не стоит поднимать вопрос об использовании Windows NT в исходном виде.
«Программное обеспечение АСУТП ГЭС: системное, прикладное и инструментальное ПО.»
Прикладное программное обеспечение.
Принципы программирования для САиУ.
Вопрос о прикладном программном обеспечении САиУ является чрезвычайно широким, таким же, как и спектр задач , решаемых конкретными системами.
С точки зрения инженера, создающего комплекс средств САиУ, - 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 .
«Программное обеспечение АСУТП ГЭС: системное, прикладное и инструментальное ПО.»
Прикладное программное обеспечение. Принципы
программирования для САиУ.
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 ОСРВ . В настоящее время для всех популярных ОСРВ имеются, по крайней мере, компиляторы языка С. Это существенно облегчает работу программиста .
«Программное обеспечение АСУТП ГЭС: системное, прикладное и инструментальное ПО.»
Прикладное программное обеспечение. Принципы программирования для САиУ.
При создании программного обеспечения для локальных контроллеров важно придерживаться следующих принципов :
•При разработке проекта САиУ стараться обеспечить однородность вычислительной платформы, что позволит в дальнейшем упростить программирование . В настоящее время реально это означает, что целесообразно в локальных системах использовать не
специализированные микроконтроллеры , а PC-совместимые контроллеры.
•Это требование, конечно , не является императивным , так как имеется достаточное количество примеров , когда наиболее эффективны именно специализированные контроллеры. Например , в задачах цифровой обработки сигналов используются специальные DSP- процессоры . Но при этом следует понимать, что обслуживание узкоспециализированного программного обеспечения часто накладно.
•При разработке микропрограмм для локальных контроллеров тщательно
обосновывать выбор контроллеров , исходя из перспективности той или иной микроконтроллерной платформы. Причём, основным аспектом является не экономический , так как стоимость современных микроконтроллеров стремительно снижается , а системный .
«Программное обеспечение АСУТП ГЭС: системное, прикладное и инструментальное ПО.»
Прикладное программное обеспечение.
Принципы программирования для САиУ.
Международная Электротехническая Комиссия ( МЭК) в 1993 г . утвердила стандарт IEC 1131 часть 3 (IEC 1131-3). Этот международный стандарт входит в
группу IEC 1131 стандартов, которые охватывают различные аспекты
использования программируемых логических контроллеров (ПЛК - PLC). Назначение IEC 1131-3 - стандартизация существующих языков ПЛК .
Стандарт IEC 1131-3 оказался настолько актуален, что ждать его адаптации не хватило сил : функции поддержки и внедрение стандарта на рынке взяла на себя независимая организация PLCOpen, состоящая из производителей и пользователей программного обеспечения ( ПО), ориентированного на IEC 1131-3.
В результате деятельности PLCOpen на рынке ПО появилась серия сертифицированных средств программирования ПЛК , - средств , которые достаточно широко и небезуспешно внедряются в промышленности. В целом , это воспринимается как очередной прогрессивный шаг в рамках концепции
"открытых систем".
«Программное обеспечение АСУТП ГЭС: системное, прикладное и инструментальное ПО.»
Прикладное программное обеспечение. Принципы программирования для САиУ.
Стандарт IEC 1131-3 описывает синтаксис и семантику пяти языков
программирования ПЛК . Эти языки |
не являются чем - то совершенно |
||
новым, а |
|
|
|
лишь обобщают то, что |
широко известно в области автоматизации |
||
промышленных объектов: |
|
|
|
1.SFC (Sequential Function Chart) - графический |
язык, используемый для |
||
описания алгоритма в виде набора связанных |
пар : шаг (step) и переход |
||
(transition). Шаг представляет собой набор операций над переменными. |
|||
Переход - набор логических условных выражений, определяющий передачу |
|||
управления к следующей паре шаг- переход . По внешнему виду описание |
|||
на языке SFC напоминает хорошо |
известные |
логические блок-схемы |
|
алгоритмов. SFC имеет |
возможность распараллеливания алгоритма . Однако, |
||
SFC не имеет средств |
для описания шагов |
и переходов , которые |
|
могут быть выражены только средствами других языков стандарта |
|||
( например , условными операторами Pascal - язык ST). Поэтому любая |
|||
реализация языка SFC - это просто |
начальное |
|
|
представление логики алгоритма . |
|
|
|
«Программное обеспечение АСУТП ГЭС: системное, прикладное и инструментальное ПО.»
Прикладное программное
обеспечение. Принципы
программирования для САиУ.
Стандарт IEC 1131-3 описывает синтаксис и семантику
пяти языков программирования ПЛК . Эти языки не являются чем - то совершенно новым, а
лишь обобщают то, что широко известно в области автоматизации промышленных объектов:
2.LD (Ladder Diagram) - графический язык программирования , являющийся стандартизованным вариантом класса языков релейно - контактных схем.
Логические выражения на этом языке описываются в виде реле, которые широко применялись в области автоматизации в 60- х годах , дополненный дискретными устройствами: таймерами, счетчиками и т . п.