О системах управления процессами программирования автоматизации управления технологическими процессами

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.

Набор отдельных функций известен в системе как активность, которая, в свою очередь, состоит из ряда алгоритмов. Активность начинается с заго­ловка (Header), содержащего ее характеристики (например, имя н т. п.). Заголовки всех активностей сгруппированы в список (INDEX). К каждому заголовку в свою очередь присоединена соответствующая цепочка алгоритмов (ADG), занимающая часть области памяти (ADA). Запоминаются только имена алгоритмов. Коды программы хранятся в центральной библио­теке. Данные, необходимые для выполнения алгоритма, запоминаются за именем алгоритма в специальном блоке (ALG DATA). Условия выполнения активности (выбранная частота включения, выполнение заданной комбинации внешних условий) расположены в первом блоке ALQ DATA в цепочке, называемой входным списком (Input DaTa List). Проверку этих условий и реализацию последовательного выполнения алгоритмов осуществляет программа EXECUTOR. Она проверяет каждый заголовок в индексе определяет, должен ли он быть введен. После завершения проверки по каждому заголовку начинается выполнение активностей согласно сход приоритетов. Выбрав первую активность на выполнение, EXECUTOR проверяет цепочку алгоритмов» идентифицирует 1-й алгоритм, располагает в определенном порядке необходимые данные» выполняет алгоритм и продолжает просмотр цепочки. Этот процесс ведется непрерывно либо до конца (активности), либо, в зависимости от функции, которую эта активность представляет, до достижения некоторой естественной точки прерывание, например, ожидания внешнего события. В этом случае вводится следующая активность. В процессе вычислений активность использует данные, снимаемые с реального объекта. Кроме того, активности могут сами генерировать данные. EXECUTOR обрабатывает два вида списков данных: список входных данных IDL (Input Data List) и список выходных данных ODL. Обслуживание аппаратуры (PROCESS INTERFACE) осущест­вляют соответствующие драйверы (Input — Output Drivers).

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.

Проблемно-ориентированные пакеты програм­мных модулей систем управления технологическими процессами. В соответствии с основными областями использова­ния вычислительных комплексов М-7000 АСВТ-М в первую очередь разраба­тываются пакеты программ для систем управления технологическими про­цессами, автоматизации научного эксперимента, информационно-поисковых систем, систем обработки и коммутации сообщений.

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:

  1. Деление системы программ на части, обеспечивающие технологичность ее изготовления, документирования и эксплуатации систем управления технологическими процессами.
  2. Организация изготовления системы программ коллективом програм­мистов, выработка принципов распараллеливания работ и окончательной сборки программного продукта.
  3. Прием результатов работы каждого программиста, группы (бригады) и всего коллектива.
  4. Оформление документации на составные части систем управления технологическими процессами и весь проект в целом. Связь документации на программный продукт с единой системой конструк­торской документации.
  5. Изготовление избыточных программных систем, устойчивых (некри­тичных) к ошибкам, не выявленным на этапе проектирования, и допускаю­щих их нейтрализацию в процессе эксплуатации.
  6. Принципы погружения разрабатываемой системы программ в сущест­вующее ПО на аппаратуру ЦВМ.
  7. Отладка программ систем управления технологическими процессами, средства и техника ее автоматизации. Доказа­тельство правильности программ. Тестовая проверка программ. Построение диагностирующих тестов, определяющих место и характер ошибок в отла­живаемой программе.
  8. Совершенствование технической базы систем управления технологическими процессами, в том числе разработка архи­тектуры ЦВМ, для которой существенно упрощается производство систем программ. Специализированные средства (технологическая оснастка) для по­вышения производительности труда программистов.
  9. Разработка системы документооборота систем управления технологическими процессами, обеспечивающей формализа­цию отношений между исполнителями, заказчиком и пользователем. Сбор и обработка статистического материала для промышленных программных систем. Разработка системы нормирования труда программистов.
  10. Социальные аспекты: оплата труда, обучение, патентно-лицензион­ное право и т. д.

Новости

Водогрейная газовая котельная завода по производству двигателей ООО "Хендэ Виа Рус", система автоматизации, г. Сестрорецк, г. Ленинградская обл.

25.10.21

Водогрейная газовая котельная завода по производству двигателей ООО "Хендэ Виа Рус", система автомат...

Диспетчеризация тепловых электрических завес для ворот ремонтного депо метрополитена, Парнас, г. Санкт-Петербург

20.10.21

Диспетчеризация тепловых электрических завес для ворот ремонтного депо метрополитена, Парнас, г. Сан...

Конвейерное оборудование для технологического процесса переработки древесных отходов, г. Чудово, Ленинградская обл.

25.09.21

Конвейерное оборудование для технологического процесса переработки древесных отходов, г. Чудово, Лен...

Заказчики
Поставщики