5.3.4. Общая структура программного обеспечения системы управления скоростным режимом прокатки мелкосортной линии стана мпс 250/150-6.

Предлагаемая структура программного обеспечения (ПО) системы управления скоростным режимом прокатки мелкосортной линии стана МПС 250/150-6 основывается на опыте создания ПО системы управления режимом прокатки мелкосортной линии среднесортно-мелкосортно-проволочного стана 350/250 металлургического завода «Электросталь» [21,22].

Операционной средой разработки программного обеспечения системы является операционная система реального времени (ОС РВ) QNX, базовым языком программирования – С.

Общие принципы, используемые при создании ПО, опираются на возможности многозадачной ОС РВ и функциональную структуру технологических задач, решаемых автоматизированной системой управления скоростным режимом прокатки (АСУ СРП). Анализ последних позволил сформировать функциональную структуру ПО (рис.10), обеспечивающую эффективное функционирование АСУ СРП.

В структуре ПО АСУ СРП выделяются две основные группы задач: первая реализует собственно функции управления технологическим процессом в реальном масштабе времени (РВ), а вторая группа задач обеспечивает удобство обслуживания системы и ситуационный анализ работы АСУ СРП включающий протоколирование параметров состояния последней и автоматический учет простоев и задержек технологического процесса.

Первая группа задач, наиболее полно реализуемая в АСУ СРП, достаточно четко структурирована по уровням: прямого цифрового управления технологическим процессом, оптимизации параметров и уставок системы управления, диспетчеризации, которые однозначно связаны с их информационной подчиненностью и критичности к режиму РВ.

Естественно, наиболее жесткие ограничения по времени выполнения и периодичности повторения имеют задачи первого уровня, т.к. они реализуют третий контур управления электропривода клети требования к быстродействию которого определяет частота среза ЛАЧХ контура регулирования частоты вращения электропривода клети.

Однозначное отображение функциональной схему решаемой технологической задачи структурой ПО не обеспечивает надежное выполнение всех функций системы в режиме РВ, т.к., в следствии неоднородности, одни компоненты каждого из объектов (уровня, функциональной задачи) требуют более частое обслуживание с жесткими временными ограничениями (например, расчет коррекции скорости при регулировании прогиба, считывание информации о частоте вращения электроприводов клетей и др.), в то время как другие – менее критичны к этому или же нуждаются лишь в асинхронном обслуживании (например, расчет скоростного режима при переходе на новый профилеразмер или перевалке).

Это приводит к необходимости разбить первоначально процессы обслуживания на отдельные части, которые впоследствии группируются с учетом требований к периодичности работы, временным ограничениям, длительности выполнения и др. При проектировании используется метод движения в направлении от задач и ресурсов более высокого уровня (по требованиям к режиму РВ) к более низкому. Особое внимание следует уделять минимизации межзадачных пересылок данных. Итогом декомпозиции является группировка данных, связей и действий внутри автономных (обособленных) задач (процессов), выполняющихся со своими приоритетом, периодичностью и продолжительностью.

Предлагаемая структура ПО, создаваемого в процессе первого комплекса работ по АСУ СРП, приведена на рис.11. Функции АСУ СРП обеспечиваются процессами, приведенными в таблице 7.

Таблица 7

Перечень процессов ПО АСУ СРП и выполняемые ими функций

Имя процесса		Задача	Выполняемые функции
Узел 1
(PROTOKOL1)*	СКТП		Ситуационный контроль технологического процесса
(SYS_PRG1)*	ИСП		Интерфейс системного программиста
(KONTROL1)*	КТС		Контроль и диагностика технических средств системы.
DATA_FAKT1	ИО		Ввод фактических частот вращения и якорных токов электропривода клетей.
BAT	ИО ННП		Интерфейс пользователя, информационно-управляющие функции настройки стана.
REG_SKOR1	ЦЗС		Ввод режимов управления заданием на скорость клетей.
СOMM1	АРНП АСРП Системная		Ввод режимов работы и задание на величину прогибов проката между клетями. Организация межузловой связи.
MNG1	Системная		Упорядочивание информационных потоков узла 1.
Узел 2
NASTR_PROGIB2	АНРП		Автоматическая настройка режима прокатки с прогибом.
DIAGN_PROGIB2	АСРП		Диагностика работы системы в режиме прокатки с прогибом.
OPER_ZADAN2	ЦЗС		Цифровое задание базовой скорости клетей
VKL_PROGIB2	АСРП		Включение и отключение режима стабилизации прогиба проката в межклетьевых промежутках в темпе с прокаткой.
PRIVOD2	АКС АСРП		Регулирование величин прогиба в межклетьевых промежутках, формирование исходных данных для коррекции скоростного режима прокатки. Расчет и вывод текущих уставок в каналы задания частот вращения электроприводов с клетей.
MNG2	Системная		Упорядочивание информационных потоков узла 2.
Узел 3
SYS_PRG3	ИСП		Интерфейс системного программиста
KONTROL3	КТС		Контроль и диагностика технических средств системы.
MNG3	Системная		Упорядочивание информационных потоков узла 3.
Примечание: возможность установки данного процесса на узел и объем решае-мых им задач определяется на стадии комплексной наладки системы

Таким образом, структура ПО в определяться не столько функциональной структурой задач, как требованиями к режиму РВ для их составных частей (подзадач).

Процессы ПО предлагается распределены по следующим группам:

• высокоприоритетные, работающие в жестком временном режиме, процессы имеющие, по возможности, короткий полный цикл работы целиком укладывающийся в отведенный временной квант. Выполняют функции прямого управления объектом. (PRIVOD2, DATA_FAKT1, OPER_ZADAN2, VKL_PROGIB2);

• низкоприоритетные процессы, периодичность работы которых значительно ниже первой группы и процессы работающие в асинхронном режиме. Выполняют подготовительные, настроечные и вспомогательные функции. (REG_SKOR1, СOMM1, DIAGN_PROGIB2, NASTR_PROGIB2);

• процессы играющие роль менеджеров управления межзадачными информационными потоками. Режим работы фоновый, количество - по одному на каждый узел сети. (MNG1, MNG2, MNG3);

• процесс реализующий интерактивный интерфейс с пользователем. (BAT);

• группа процессов подключаемая и отключаемая динамически в процессе работы системы. Активизация выполняется по инициативе пользователя, точка подключения - интерфейсное гнездо ближнего менеджера. Предназначены для диагностики и настройки оборудования обслуживающим персоналом, диагностики программного обеспечения, поддержки интерфейса с системами АСУП верхнего уровня и др. (KONTROL3, SYS_PRG3, KONTROL1, SYS_PRG1, PROTOKOL1).

Межузловые связи возлагаются на задачу COM1, расположеную на узле 1 – загруженного задачами менее критичными к быстродействию, чем узел 2. Это, с одной стороны, предоставляет прозрачный интерфейс обмена, как процессам на локальной машине, так и на удаленных узлах, а с другой - не перегружает сетевой трафик избыточными пересылками пакетов данных.

В результате можно сформулировать следующий основной принцип распределения процессов по узлам:

• на узле 1 размещаются процессы поддерживающие интерфейс оператора (третий уровень управления); ввод и обработку сигналов используемых, в основном, на третьем и, частично, на втором уровне управления; процессы обеспечивающие системный сервис. Могут размещаться отдельные процессы второго и, возможно, первого уровней управления работающие в асинхронном режиме с отсутствием сколь-нибудь жестких ограничений по режиму РВ;

• на узле 2 размещены все процессы критичные к режиму РВ, т.е. первого уровня управления и основные процессы обслуживающие второй уровень управления. Из процессов третьего уровня управления и системного сервиса на данном узле размещаются лишь те, которые обеспечивают информационную совместимость третьего уровня с процессами первого и второго уровней. В частности, осуществляют перекомпоновку данных для минимизации объема межузловых пересылок;

• на узле 3 размещаются лишь задачи системного сервиса.

После детальной проработки состава технических средств АСУ СРП и уточнения состава и порядка выполнения функций, неизбежна корректировка списка процессов и выполняемых ими функций. В тоже время, основной принцип распределения процессов по узлам останется неизменным.