Тема 1. Введение
§ 1.1. Определение и виды систем реального времени (срв)
Определение СРВ связано с двумя критериями:
1.Система считается СРВ, если правильность ее функционирования зависит не только от логической корректности вычислений, но и от времени, за которое эти вычисления производятся, т.е. для событий, происходящих в такой системе то, когда эти события происходят также важно, как логическая корректность самих событий.
2.Считается, что система работает в реальном времени (РВ), если ее быстродействие адекватно скорости протекания технических процессов на объектах контроля или управления, т.е. системы управления должны собрать данные, произвести их обработку в соответствии с заданными алгоритмами и выдать управляющие воздействия за такой промежуток времени, который обеспечивает успешное решение поставленных перед системой задач.
Выводы из этих положений:
Практически все системы промышленной автоматизации являются СРВ.
Принадлежность системы к классу СРВ никак не связано с ее быстродействием, поскольку если система, например, предназначена для контроля уровня грунтовых вод, то, даже выполняя измерения с периодичностью 1 раз за полчаса, она будет работать в РВ.
Принято различать системы «жесткого» и «мягкого» РВ.
Системой «жесткого» РВ считается система, в которой неспособность обеспечить должную реакцию на какие-либо события в заданное время является отказом и ведет к невозможности решения поставленной задачи.
Теоретически время реакции в «жестких» системах может составлять секунды, часы и даже недели. Практически считают, что время реакции в системах «жесткого» РВ должно быть все-таки минимальным. Однозначного мнения о том, какое время реакции свойственно «жестким» системам нет. Более того, с увеличением быстродействия вычислительной техники (ВТ) это время имеет тенденцию к уменьшению. Поскольку недавно в качестве границы называлось значение 1 миллисекунда, то сейчас – 100 миллисекунд.
Точного определения для «мягкого» РВ привести не возможно, поэтому считают, что к таким системам относятся все СРВ, не попадающие в категорию «жестких».
§ 1.2. Технология olap как пример срв
Технология OLAP определяется как быстрый анализ общедоступной многомерной информации.
Процесс поиска закономерностей и взаимосвязей в накопленной информации протекает на уровне человеческого подсознания (догадки, предположения). Поэтому важно время обработки запроса. Оно должно быть достаточно мало, чтобы в мозгу аналитика не успевали разомкнуться ассоциативные связи, породившие данный запрос. В противном случае при получении ответа аналитик (исследователь) может не вспомнить, что он хотел найти в извлеченной выборке данных.
Тема 2. Комплекс технических средств (ктс) срв
Рис. 2.1. КТС СРВ
Принято разделять аппаратные средства СРВ на две группы:
Управляющий вычислительный комплекс (УВК)
Датчики и исполнительные механизмы (органы)
Наиболее широко применяемые на практике УВК выпускаются специализированными предприятиями в виде законченных констуктивов, которые, как правило, не требуют выделения отдельного помещения. В отличие от средств УВК датчики и исполнительные механизмы чаще всего являются конструктивными элементами технологического оборудования, связанными с УВК с помощью линии передачи в виде двух или более проводов или волоконно-оптических кабелей.
В связи с развитием микропроцессорной техники на нижнем иерархическом уровне СРВ применяются микро-УВК или микроконтроллеры, которые могут встраиваться в технологическое оборудование, для чего они имеют соответствующее конструктивное оборудование.
Деление на микро-УВК и микроконтроллеры довольно условны. Под последними принято понимать специализированные на выполнение в автоматическом режиме определенных функций микро-ЭВМ. Назначение микроконтроллеров не требует использование оперативных устройств связи с оператором.
В общем случае в состав УВК входят одна или несколько ЭВМ, комплектуемых необходимым набором стандартных внешних устройств, а также различные типы устройств связи с объектом (УСО), т.е. устройств связи с датчиками и исполнительными механизмами, и устройства связи с оперативным персоналом (УСОП). УСОП и УСО часто объединяют, называя их устройствами ввода/вывода информации -увви.
Как показывает отечественный и зарубежный опыт, подсистемы связи с датчиками и исполнительными механизмами в СРВ, особенно в АСУТП, составляют большую часть аппаратуры нижнего уровня УВК и во многих случаях превышают по объему и стоимости электронное оборудование для обработки информации, т.е. микро- ЭВМ.
Разнообразие технических процессов, для управления которыми создаются СРВ, обусловлено наличием обширной номенклатуры датчиков и исполнительных механизмов, что повлекло за собой разработку соответствующей (тоже широкой) номенклатуры устройств, обеспечивающих автоматический обмен информацией с микро- ЭВМ.
Количество датчиков и исполнительных механизмов для сложного объекта управления может исчисляться сотнями и даже тысячами, а номенклатура – десятками. В этой связи возникает задача агрегирования УСО в виде электронных модулей, наиболее экономичным способом удовлетворяющие системные требования.
Всю номенклатуру операционных модулей УСО по обобщенному схемно-функциональному принципу можно разделить на следующие группы:
Преобразователи «аналог – код» и «код – аналог»;
Устройства обмена цифровой информацией с преобразователем формата или без него;
Дешифраторы адресов и коммутаторы линий связи;
Буферные запоминающие устройства (ЗУ) с функциями счета или без них;
Устройства локального управления обмена информации (локальные контроллеры);
Устройство коммутации усиления и преобразования аналоговых сигналов.
К устройствам первой группы относят следующие основные типы преобразователей:
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП): «напряжение – код» и «ток – код» постоянных и переменных напряжений;
Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП): «код – напряжение» и «код – ток»;
«Перемещение – код» и «код – перемещение»
«Пневматический сигнал – код» и «код – пневматический сигнал»;
«Частота – код» и «код – частота».
Особо следует отметить преобразователи «перемещение – код» и «код – перемещение», представляющие собой цифровые датчики и исполнительные органы. Они находят все большее применение в СРВ (в частности, в АСУТП). Например, широкое распространение получили преобразователи «код – перемещение» на базе шаговых двигателей. Такие устройства состоят из схемы преобразования выходного кода ЭВМ в пропорциональное количество импульсов исполнительного механизма (шагового двигателя). В отличие от АЦП и ЦАП остальные операционные модули подсистем связи с объектами строятся обычно на основе стандартных логических и запоминающих элементов и выполняет функции автоматического обмена цифровой информацией между ЭВМ, с одной стороны, и датчиками и исполнительными механизмами, с другой.