Тема 2 Інформаційні обчислювальні системи в асутп

§ 2.1 Структура еом загального призначення

Хе Ха

Комп’ютер перетворює вхідний масив в вихідний. Для цього використовуються технічні засоби і програмні продукти, що взаємодіють між собою. Тому для виконання однієї і тієї ж задачі на комп´ютерах різної потужності затрачується різний час. Таким чином використання задач виконується не в реальному масштабі часу .

В якості пристрою введення вхідної інформації використовуються:

1. накопичувачі на гнучких та жорстких магнітних дисках.

2. на магнітних стрічках та картах

3. накопичувачі на оптичних носіях (CD- ROM, DVD- ROM)

4. клавіатури

5. маніпулятори (миша, трек бол, джойстик)

6. сенсорні екрани і площадки

7. сканери різного типу

8. флеш карти

9. прилади для вводу інформації з мереж(модеми, сітьові карти)

10. пристрої вводу з оптичних ліній (WiFi, GSM…)

Раніше використовувались в перших електронних машинах, електрифікованих друкарських машинах

11. накопичувачі на магнітних барабанах

12. пристрої введення з паперових стрічок, перфолент, перфокарт

Центральний процесор в ЕОМ загального призначення може бути виконан на одній або на кількох мікропроцесорах. Рекордна мікро ЕОМ містить 4000 мікросхем.

Раніше центральний мікропроцесор був виконаний у вигляді набору плат на інтегральних схемах середньої складності.

Будь – який центральний мікропроцесор складається з:

1. АЛУ(АЛП)

2. над оперативний запам´ятовуючий пристрій, що працює на тактовій частоті мікропроцесора

НОЗП( → РЗП(РОН)КП)

3. блок синхронізації і управління (БСУ), який керує іншими блоками

4. пристрої формування системної шини

Пристрої введення інформації:

Монітори

1. монітори на електронно – променевій трубці

2. монітори на жидких кристалах з активними і пасивними матрицями

3. плазмові панелі

4. світлові табло, табло з біжучим рядком

Принтери

1. лазерні – ксерокс, керований комп´ютером

2. світло – діод ний

3. термопринтери

4. матричні – знакосинтезуючий пристрій

5. струменневий

6. графопобудувачі ( плотери )

накопичувачі на різних носіях

1. двоспрямовані пристрої для введення і для виведення

Таким чином ЕОМ загального призначення працює в пакетному режимі виконання задач, при цьому основна частина задач працює в фоновому режимі виконання, а найважливіша – в режимі "основний".

Час виконання задачі звичайно не має вирішального значення і на різних комп´ютерах одна і таж задача виконується в різний час.

Але для управління складними АСУТП необхідно вирішувати задачі управління в реальному масштабі часу, а інформацію одержувати від датчиків стану об´єкта і виводити на виконавчий механізм, тобто мати компонент ПЗО(УСО)

§2.1 Структура керувально обчислювального комплексу.

Особливістю структури КОК є:

1. наявність пристрою зв´язку з об´єкту, за допомогою якого вхідна

інформація про стан об´єкта надходить до центрального процесора

2. значна потужність центрального процесора, що дозволяє розраховувати

і видавати клерувальні впливи на об´єкт в реальному масштабі часу . Тобто зі швидкістю, що дорівнює швидкості протікання керованого технологічного процесу. Таким чином клерувальні промислові комп´ютери для управління швидкоплинних процесів повинні мати високу швидкодію, що перевищує швидкодію звичайних офісних комп´ютерів

Рисунок Структура клерувального комплексу

ПЗЦУВР – пристрій зв´язку з центром управління верхнього рівня

ЦП- центральний процесор

ПС – пристрій стеження

ПРЧ – пристрій реального часу

ПВВ – пристрій введення і виведення

ПЗП – пристрій зовнішніх переривань

ПЗО – пристрій зв´язку з об´єктом

ПЗОТ – пристрій зв´язку з оператором – технологом.

ЦП має таку ж структуру і функцію, як і в комп´ютері офісного призначення . Для підвищення надійності роботи він може резервуватися, тобто складатися з кількох центральних обчислювальних частин до чотирьох, які вирішують одну і ту ж оперативну задачу і тому надійність досягає кількох тисяч годин безперервної роботи до відмови з ймовірністю 95,5%. ЦП обладнаний стандартними шинами розширення для офісних комп´ютерів ISA, PCI, а також промисловими шинами розширення РС /104, ПИ 41, спряження типу 2к…

ПЗО призначений для управління введенням або виведенням вимірювальної інформації від датчиків . Виведенням аналогової і дискретної інформації на виконавчий механізм і сигнальні пристрої.

ПРЧ –призначений для організації служби реального часу представляє собою набір таймерів , що відраховують проміжки часу опитування датчиків

ПЗП – призначенний для введення сигналів переривання для позачергової обробки аварійних ситуацій об´єкта. Від дискретних датчиків звичайно.

ПВВ – всі пристрої перелічені для комп´ютерів загального призначення і спеціальні пристрої для видачі графічної інформації оператору – технологу

Спеціальні пристрої :

1. Екрани великого розміру, що утворюють відео стіни, на які виводяться технологічні схеми і стан обладнання

2. Традиційні мнемосхеми з зображенням теплових схем і світлових табло на них.

Загальна вимога до пристроїв введення :

1. підвищена надійність

2. спроможність до тривалої ціледобової роботи

3. спроможність працювати у важких умовах

Тому ці пристрої виконуються за стандартами ІР 54 та вище.

ПЗОТ – спеціалізований пристрій для введення ручного управління і представлення інформації у вигляді, що легко зрозуміє оператор – технолог. До них відносяться на АЕС комплекс «Оріон - М», що зараз замінюється на нагорні діаграми. За порадами МАГАТЕ впроваджена нова конструкція ПЗОТ, що подає інформацію в концентрованому графічному вигляді під назвою «полярна діаграма».

Види полярних діаграм:

1. вузька

2. широка

3. холодна зупинка

За порадами МАГАТЕ впроваджено нову конструкцію ПЗОТ , що подає інформацію в концентрований графічний вигляд під назвою полярна діаграма .

Таким чином можна провести відмінності структури і конструкцій керувально обчислювальних промислових комп´ютерів .

1. конструкція промислових комп´ютерів передбачає захист від агресивного впливу навколишнього середовища як корпусу так і складових частин

Для опису ступеня захисту використовується стандарт ІР

2. В складі керувально – обчислювального комплексу використовуються пристрої зв´язку з об´єктом управління , як зазвичай складається з приладів вводу аналогових та дискретних сигналів.

А також модулі виведення цифро – аналогових перетворювачів, цифро – дискретні , цифро – імпульсні комутатори та нормалі затори сигналів

3. Центральний процесор КОС повинен бути потужним для роботи в реальному масштабі часу.

Тобто введення сигналів , їх обробка , розрахунок управляючих впливів, виведення повинні виконуватися зі швидкістю , щоб більше або дорівнює швидкості протікання технологічних процесів в ОУ.

Таким чином , якщо об´єкт має швидку динаміку, то не потрібний промисловий комп´ютер.

§Вимоги до керувально – обчислювальних машин, що входять до складу інформаційних і обчислювальних систем.

1. Мати спроможність до двостороннього обміну між всіма керувально – обчислювальними машинами, що входять до інформаційних та обчислювальних систем.

2. Мати спроможність до тривалої беззупинної роботи основного обладнання.

3. Надійність промислових клерувальних обчислювальних машин повинна бути такою , щоб час напрацювання на відмову складав не менше 10 тисяч годин.

Тобто промисловий комп´ютер повинен працювати майже півтора року

4. Мати підвищену надійність до збою та відмовлення.

ЗБІЙ – це короткочасна ситуація неправильного розрахунку за якоюсь програмою.

ВІДМОВА – ситуація ,при якій всі програмні продукти працюють неправильно внаслідок непрацездатності технічної або програмної частини комплексу.

Для ліквідації збою можна або повторити розрахунок або неправильний результат проігнорувати . Для ліквідації відмови потрібно зупиняти і ремонтувати весь програмний комплекс.

5. Мати можливість виконання широкого кола задач управління.

Таким чином для задоволення всіх 5 вимог характеристики керувально – обчислювальної системи розраховуються в кожному конкретному випадку.

Історично в енергетиці використовувались наступні керувально – обчислювальні комплекси і машини:

1. 70-80 роки

Серійні промислові комп´ютери серії АСВТ – агрегатна система вичислювальної техніки. До них них відносились машини і комплекси з елементарною базою на мікросхемах серії К – 155, К – 561 і т.д. Це логіка мікросхем АЛУ, зсувні регістри мікросхем пам´яті (0 – 0,5В 0 – 2,5В;1 – 2,5В 1 – 10В).

Енерго операційна система була найпростіша, монохроматичні; інтерфейс «спряження 2К», що являється аналогом «CENTRONIX»

2. 80 – 90 роки

Машини і комплекси , що називались СМ і ЕВМ (СМ1,СМ2,СМ3,СМ4)

З появою мікропроцесорів з´явились : СМ 1800 і ряд потужніших . Останнє поповнення СМ і ЕВМ називається ПС2000,ПС3000 і т.д. в них використовувались багатопроцесорні центральні процесори.

Перші дві моделі СМ1, СМ2 мали той же самий інтерфейс спряження 2К , це давало змогу в дуже короткий час модернізувати АСУТП, а пристрої зв´язку з об´єктом залишились ті самі.

На апаратному блоці до 2000 датчиків і до 1000 ВМ, кабелі. Таким чином лише до 4000 кабеля потрібно замінити, щоб поміняти пристрій зв´язку з об´єктом.

Сучасна модернізація АСУТП передбачає ІВМ сумісних промислових комп´ютерів і розподіленої системи збору інформації з використанням мікропроцесорних мікро контролерів типу ADAM, об´єднаних у комп´ютерну мережу.