ООП и схемы программ реального времени для систем управления техническими средствами (1.1)

Часть I.

Объектно-ориентированное программирование


1. Типовая структура системы управления техническими средствами

На современном этапе в качестве наиболее полной системной структуры принята трехуровневая организация систем управления со следующим распределением функций. На верхнем уровне решаются информационно - управляющие задачи, связанные с выбором общих режимов работы оборудования, административными функциями, регистрацией, архивированием и тому подобными, а также задачи обмена информацией с другими управляющими системами. К аппаратуре верхнего уровня относятся пульты управления (станции операторские) информационно-управляющие сети и приборы связи. На среднем уровне решаются задачи технологического управления и регулирования, сбора и анализа данных, контроль основного оборудования. К аппаратуре среднего уровня относятся станции локальные технологические (СЛТ) с различными вариантами резервирования (одно-, двух-, трех- и четырехканальные). На нижнем уровне решаются задачи технологического управления оборудованием, сбор и предварительная обработка сигналов от источников информации, контроль аппаратных средств ввода-вывода и линий связи с объектом, сравнение с уставками. Аппаратура нижнего уровня строится с применением интеллектуальных контроллеров, специализированных для решения тех или иных задач контроля и управления, достижения заданного уровня контроля и технического обслуживания основного оборудования. В зависимости от специфики системы, объема и сложности решаемых задач возможно сокращение числа уровней структуры, совмещение в аппаратуре функций перечисленных уровней. Отметим, что аппаратура верхнего и среднего уровней выполняется по магистрально-модульной архитектуре с системной шиной, например, VME и с использованием 32-х разрядного процессора.
Примером комплексной системы управления (КСУ) надводным кораблем является программно-аппаратный комплекс управления техническими средствами (ТС) экспортного фрегата. При этом КСУ включает совокупность двухуровневых систем управления (СУ) следующего состава: центральная координирующая система, СУ главной энергетической установкой, СУ электроэнергетической установкой (ЭЭУ), СУ общекорабельных систем (ОКС), СУ рулевой машиной, СУ успокоителями качки. (В дальнейшем изложении для примеров, в обеспечение конкретности, будем рассматривать СУ ЭЭУ.) Типовая структура СУ изображена на рис. 1.1. Структура СЛТ представлена на рис. 1.2. Далее рассматривается только уровень вычислительного ядра СЛТ (без станции операторской).
Другие структуры СУТС, а также подробности, связанные с используемой техникой (промышленные крейты, шины, процессоры (в том числе сигнальные), модули ввода-вывода различного назначения - можно выяснить на специализированных сайтах, а также в журналах, например: "Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика", "Современные технологи автоматизации" и другие, в том числе - отраслевые.

В ретроспективе, следует упомянуть программно-логические устройства, то есть одноразрядные логические процессоры, положившие начало внедрения вычислительной техники вместо устройств управления на базе релейно-контактных схем и цифровых устройств на диодно-транзисторных сборках и микросхемах малой интеграции. Помимо этого, упомянем восьмибитные процессоры, которые сыграли важную роль в становлении цифровой вычислительной техники в аппаратуре управляющих систем.