Особливості АСУ для функціонування в реальному часі

Для початку розберемо, що собою представляє поняття реальний час.

Реальний час - це режим роботи автоматизованої системи обробки інформації і керування, при якому враховуються обмеження на часові характеристики функціонування.

Види систем реального часу:

жорсткий реальний час - режим роботи системи, при якому порушення часових обмежень рівнозначно відмові системи і веде до неможливості вирішення поставленої задачі;

м'який реальний час - режим роботи системи, при якому порушення часових обмежень призводять до зниження якості роботи системи.

Будь-яка система називається системою реального часу (СРЧ), якщо правильність її функціонування залежить не тільки від логічної коректності обчислень, але і від часу, за який ці обчислення проводяться. Тобто для подій, що відбуваються у такій системі, те, коли ці події відбуваються, так само важливо, як логічна коректність самих подій. У цьому випадку вважають, що система працює у режимі реального часу.

Система керування, що працює у реальному часі, повинна зібрати дані, провести їх обробку за заданими алгоритмами і видати керуючі впливи за такий проміжок часу, який забезпечує успішне вирішення поставлених перед системою завдань. Основною особливістю є необхідність використання спеціалізованих програмних, апаратних та алгоритмічних рішень:

- промислових комп'ютерів, програмованих логічних контролерів, мікроконтролерів та інших обчислювальних засобів, з архітектурою, оптимізованою для використанні у галузі автоматизації;

- операційних систем реального часу (ОСРЧ), що є програмною базою для створення сучасних інформаційних систем реального часу;

- мов програмування реального часу;

- обладнання зв'язку з об'єктом керування, що має прогнозовані часові характеристики (мультиплексорів, ЦАП и АЦП та ін.);

- «індустріальних СУБД»;

- промислових мереж, інтерфейсів і протоколів для побудови розподілених систем керування;

- спеціальних алгоритмів.

Приклади систем, що працюють в режимі реального часу:

- АСК ТП хімічного реактора;

- АСНД в галузі ядерної фізики;

- АСК в теплоенергетичній галузі;

- Система обробки аудіо- та відеопотоків при трансляції у прямому ефірі;

- Інтерактивна комп'ютерна гра та ін.

Автоматизація виробництва - вищий рівень розвитку машинної техніки, коли регулювання й управління виробничими процесами здійснюються без участі людини, а лише під її контролем. Сучасний стан розвитку автоматизації виробництва привів до появи якісно нової системи технологічних машин з керуючими засобами, що базуються на застосуванні електронних обчислювальних машин, програмованих логічних контролерів, інтелектуальних засобів вимірювання і контролю, інформаційно об'єднаних промисловими мережами. Автоматизація виробництва - один з головних напрямів науково-технічного прогресу.

Основою будь-якого виробництва є технологічний процес - певна взаємодія знарядь і предметів праці, обслуговуючої і транспортної систем, що утворюють складну багаторівневу виробничу систему, в результаті чого випускається продукція, що відповідає критерію якості у заданих обсягах.

Переміщення предметів праці від однієї стадії обробки до іншої можна визначити як матеріальний потік у виробничому просторі. Для забезпечення роботи виробничої системи слід організувати ще інформаційний та енергетичний потоки. Виробничий процес можна представити як систему, що перетворює потоки енергії, матеріалів і інформації.

З позиції автоматизації за характером матеріального потоку технологічні процеси можна розділити на два типи безперервні і дискретні.

1. Автоматизація безперервних виробництв

В безперервних технологічних процесах матеріальний потік і інформація, що його відображає безперервні. Матеріальний потік, що проходить через технологічне обладнання і зазнає там в кожен момент часу зміни своїх властивостей є неперервним.

До безперервних виробництв, відносять такі у яких неперервно змінюються параметри: витрат, тиску, температури, напруги, переміщення рухомих елементів та інші величини в усьому діапазоні їх змін. Це різноманітні хімічні реактори, процеси приготування харчових продуктів, металургія, системи постачання теплом, водою та електроенергією.

У безперервних виробництвах зайнято мало людей, тому за рахунок автоматизації можна знизити витрати матеріалів та енергії або стабілізувати технологічний процес, виключивши його залежність від суб'єктивних чинників. Для управління таким виробництвом вимагається узгодження динамічних характеристик об'єкту управління і системи автоматичного регулювання в усьому інтервалі зміни регульованих величин.

2. Автоматизація дискретних виробництв

Для дискретних технологічних процесів характерна вихідна продукція у вигляді виробів, що обчислюються в штуках. Початкові компоненти перетворюються циклічно і готова продукція випускається партіями.

До дискретних відносять виробництва з кінцевим числом станів змінних, наприклад з включенням (відкриттям) і відключенням (закриттям) клапанів, засувок, пускачів по сигналах двопозиційних датчиків.

Автоматизація дискретного виробництва розвинена менше внаслідок більшої різноманітності виробів і операцій, підвищених вимог до точності операцій. Тут зайнята значна кількість робітників ручної праці. Для дискретного виробництва характерне величезне число варіантів автоматизації, операцій, що відрізняються послідовністю, затратами і ефективністю. їх зіставлення вимагає формального опису алгоритмів керування устаткуванням і розробки моделей організації виробництва.

У реальних задачах частіше за все спостерігається поєднання обох видів виробництв, що називають безперервно-дискретним виробництвом.

Крім того, методи автоматизації дискретного виробництва все частіше застосовують до автоматизації безперервного виробництва.

Постановка задачі

Задача полягає в проектуванні програмного забезпечення інформаційних систем. Таким чином ми розробили набір програмних компонентів, які по поточному значенню електричного сигналу який надходить в певний час збирання інформації від датчика, через АЦП в ЕОМ, з використанням характеристики відповідного датчика, яка представлена рівнянням або градуровочною таблицею, перетворили цей сигнал в дійсне значення, його фізичну або хімічну величину. При цьому необхідно використовувати різні методи вирішення цієї задачі, які забезпечать необхідну точність її рішення.

Необхідно також задовольнити додаткові умови до задачі:

1. Кожний програмний компонент повинен робити перевірку достовірності вихідного сигналу, який надходить від датчика.

2. Кожний програмний компонент повинен бути розрахований на роботу з N однотипних датчиків.

За умов вирішення вище приведених задач впровадження автоматизованої інформаційної системи буде сприяти підвищенню ефективності виробничо-господарської діяльності, економічних об'єктів і забезпечувати якість управління.