Некоторые понятия автоматизации производств

Задачи реального времени составляют одну из сложнейших и крайне важных областей при-менения вычислительной техники. Как правило, они связаны с контролем и управлением процес-сами, являющимися неотъемлемой частью современной жизни. Управление прокатными станами, роботами, движение на автомагистралях, контроль за состоянием окружающей среды, управление атомными и космическими станциями и многое другое — область задач реального времени. Эти задачи предъявляют такие требования к аппаратному и программному обеспечению, как надеж-ность, высокая пропускная способность передающей среды в распределенных системах, своевре-менная реакция на внешние события и т.д.

Система реального времени (СРВ) — аппаратно-программный комплекс, реагирующий в предсказуемый промежуток времени на непредсказуемый поток внешних событий. Это значит, что система должна успеть отреагировать на событиe, произошедшее на объекте, в течение време-ни, критического для этого события. Величина критического времени для каждого события опре-деляется объектом и самим событием и может быть разной, но время реакции системы должно быть предсказано (вычислено) при создании системы. Отсутствие реакции в предсказанное время считается ошибкой для систем реального времени.

Система должна успевать реагировать на одновременно происходящие события. Даже если два или больше внешних событий происходят одновременно, система должна успеть среагировать на каждое из них в течение интервала времени, критического для этих событий.

Различают системы реального времени двух типов — системы жесткого реального времени и системы мягкого реального времени. Системы жесткого реального времени не допускают никаких задержек реакции системы ни при каких условиях, так как:

— результаты могут оказаться бесполезны в случае опоздания,

— может произойти катастрофа в случае задержки реакции,

— стоимость опоздания может оказаться бесконечно велика.

Примеры систем жесткого реального времени — бортовые системы управления, системы аварийной защиты, регистраторы аварийных событий.

Системы мягкого реального времени характеризуются тем, что задержка реакции не критич-на, хотя и может привести к увеличинию стоимости результатов и снижению производительности системы в целом. Пример — работа компьютерной сети. Если система не успела обработать оче-редной принятый пакет данных, это приведет к прекращению ожидания (таймауту) на передаю-щей стороне и повторной посылке. Данные при этом не теряются, но производительость сети снижается.

Основное отличие между системами жесткого и мягкого реального времени можно выразить так: система жесткого реального времени никогда не опоздает с реакцией на событие, система мягкого реального времени — не должна опаздывать с реакцией на событие

Операционная система реального времени — это такая система, которая может быть исполь-зована для построения систем жесткого реального времени. Примеры таких ОС: VxWorks, pSOS+, OS9, OS9000, LinxOS, QNX, VRTX, RMX, pDOS, VMEexec. Стоимость СРВ обычно исчисляется десятками тысяч долларов.

Автоматизированная система — комплекс технических, программных, других средств и персонала, предназначенный для автоматизации различных процессов. Автоматизированная сис-тема управления — система управления предприятиями, учреждениями, отраслями, ведомствами, городским хозяйством и т.д. на базе экономико-математических методов и средств вычислитель-ной техники. В основе АСУ — автоматизация различных информационных процессов управления со сведением к минимуму участия человека в трудоемких операциях по сбору и предварительной обработке данных, необходимых для принятия окончательных решений. Автоматизированная система управления технологическим процессом — человеко-машинный комплекс, обеспечиваю-щий управление технологическими процессами на современных механизированных и автоматизи-рованных промышленных предприятиях. Основная цель АСУТП — оптимизация технологических процессов, характеризующихся большим числом параметров и сложностью алгоритмов управле-ния. Автоматизированная система научных исследований — система, предназначенная для авто-

матизации научных экспериментов, а также для осуществления моделирования исследуемых объ-ектов, явлений и процессов, изучение которых традиционными средствами затруднено или невоз-можно. Наиболее востребованными на предприятиях являются автоматизированные системы управления технологическими процессами реального времени (АСУТП РВ). Жизненный цикл та-ких систем исчисляется десятками лет — это время непрерывного функционирования системы, в течение которого не должно быть сбоев и ошибок в работе.

Системы автоматизированного проектирования предназначены для выполнения проектных работ с применением компьютерной техники. В качестве входной информации САПР использует технические знания специалистов, которые вводят проектные требования, уточняют результаты, проверяют полученную конструкцию, изменяют ее и т.д.

Гибкие автоматизированные производства. Высокий уровень унификации и стандартиза-ции, широкое использование САПР, повышение технического уровня технологии и оборудования, накопленный опыт по механизации и автоматизации отдельных технологических операций позво-ляют перейти к созданию гибких комплексно-автоматизированных производств (ГАП) на базе са-монастраивающихся систем, способных автоматически, без участия человека, определять и под-держивать оптимальный режим их изготовления. Это автоматизированные производства, которые включают в себя работающее под управлением ЭВМ и микропроцессоров технологическое обору-дование (станки с ЧПУ, обрабатывающие центры и роботы) и требуют для перестройки на выпуск новых изделий не замены производственных агрегатов, а только изменения программ, заложенных в управляющие вычислительные машины.