14. Создание систем управления (асутп и асу): основные вопросы и структурные решения. Возможности компьютерной поддержки.

Господствующая сегодня технология создания автоматизированных систем управления такова:

▪ специалист, знающий тонкости реализуемой технологии, разрабатывает алгоритм работы системы (обычно –словесное описание);

▪ по результатам анализа задачи (числа и характера информационных объектов – датчиков и исполнительных устройств, их удаленности, требуемых динамических характеристик, требований к пользовательскому интерфейсу, к протоколированию хода процесса и различного рода тревог и т.п.), а также по экономическим соображениям инженер-системотехник разрабатывает структурную схему системы, оцениваются потребные вычислительные ресурсы;

▪ выбирается или разрабатывается аппаратура: контроллер или промышленный компьютер, устройства связи с объектом ;

▪ разрабатывается и отлаживается программное обеспечение

С первой, второй и даже третьей задачами вполне может справиться специалист по автоматизации – штатный сотрудник предприятия.

Ключевой момент здесь – четвертая задача, разработка ПО. Для этого во-первых, требуется программист.

Если задачи подобного рода на предприятии не являются каждодневной работой (а чаще всего так и бывает), то программист – человек со стороны, тонкости технологии ему надо объяснять. Во-вторых, насколько бы хорошо ни было продумано ТЗ, неминуемо всплывут неучтенные нюансы, в особенности если процесс автоматизируется впервые. Нюансы всплывают порой неожиданно, а влезть в программу и внести коррективы практически может только сам разработчик, который в это время может быть занят другой работой или вообще откажется от дальнейшего сотрудничества. Так же обстоит дело и с внесением модификаций. В подобных ситуациях неминуемо возникают напряженность в отношении с клиентом, экономические потери и другие неприятности.

В то же время такая ситуация вовсе не является неизбежной. Если системотехнические вопросы можно решить своими силами, то остается дать технологу в руки инструмент, позволяющий изложить свои требования на языке, содержащем описание необходимых логических связок. Кроме того, в его распоряжение очень желательно предоставить средства разработки пользовательского интерфейса – рабочих экранов. Это, по сути, специализированный графический редактор и библиотеки изображений типовых элементов систем.

Таким образом, практически отпадает необходимость в создании ПО в традиционном смысле: надо просто изложить исходные требования немного другими средствами. В этом случае привлечение сторонних или содержание своих программистов перестает быть необходимым: исчезает промежуточное звено, скорость разработки существенно повышается, качество – тоже.

Программные продукты, реализующие эту идею, называются SCADA-системами (Supervisory Control and Data Acquisition system – система наблюдения, сбора данных и управления). Например, ТрейсМоут, Крус 2000, семейство ИНСАТ, Джинейзис, ИкроЛоджик

12. EDA-системы. Общая характеристика. Составные части полнофункциональной системы, их назначение, взаимосвязи и возможности.

Ближе всего к САПР как по звучанию, так и по внутреннему содержанию термин EDA (Electronic Design Automation – автоматизация проектирования электронных устройств).

Первые САПРы были ориентированы главным образом на уменьшение трудоемкости разработки документации. В основе эффекта лежала, строго говоря, не автоматизация, а компьютерная поддержка – по сути, замена бумаги, линейки и карандаша монитором и устройствами ввода графической информации. Это ускорило и сделало более точным выполнение собственно чертежных операций и геометрических построений, значительно облегчило редактирование чертежей и в значительной степени изменило саму технологию их создания.

Это очень существенно упростило использование одних документов или их фрагментов в качестве «сырья» для других, дало возможность создания и широкого использования самых разнообразных библиотечных элементов – бланков, типовых текстов и конструктивных элементов, изображений крепежных изделий, условных графических изображений элементов схем и др., устранив необходимость в копировальной машине, ножницах и клее, значительно облегчило простановку размеров и т. д.

Использование устройств вывода графической информации резко улучшило качество оригиналов и в корне изменило технологию тиражирования документов, очень существенно уменьшив трудоемкость этого процесса и затраты на материалы.

В большинстве случаев и сегодня именно эти моменты дают основной эффект при использовании в проектировании компьютеров и CAD-систем, хотя это еще не все.

В области проектирования электронных устройств все начиналось с компьютерной поддержки создания схем: создания специализированных графических редакторов, средств создания библиотечных элементов и организации библиотек. То же было сделано и в области конструирования печатных узлов. Следующий естественный шаг - обеспечение переноса информации об электрических связях, содержащейся в принципиальной схеме, в конструкцию узла. (Должен заметить, что при выполнении этой совершенно рутинной операции при ручном проектировании возникает основная масса ошибок). Следующий шаг – компьютерная поддержка разработки топологии проводящего рисунка печатных плат – создание программ, которые называются автотрассировщиками. Параллельно решалась задача автоматического размещения компонентов на печатных платах. Два последних момента интересны тем, что результаты автоматической компоновки и трассировки отличаются от окончательных примерно так же, как подстрочник от настоящего литературного перевода, но основную массу черной работы все-таки удалось переложить на компьютер.

Обратите внимание, что нет и намека на автоматическую разработку конфигурации детали или автоматическое создание принципиальной схемы. Очевидно, что эти задачи в значительной степени являются творческими, несмотря на огромное количество типовых решений, и алгоритмизация их практически невозможна, или, скажем мягче, нецелесообразна.

Кроме этого, в EDA-системах имеются богатые возможности получения вольтамперных, амплитудно-частотных, фазо-частотных характеристик, спектра сигнала, а также всевозможных расчетов.

Один из чрезвычайно важных моментов – это возможность использовать в качестве источника информации при разработке технологических процессов и программ для технологического оборудования с ЧПУ непосредственно первичный конструкторский документ. Последнее, кстати, является уже областью применения CAM-систем, хотя в области проектирования и производства печатных плат эта возможность была встроена во все CAD-системы с самого начала.

Представление информации в виде компьютерных файлов позволяет организовать безбумажный документооборот и существенно сужает номенклатуру используемых документов, позволяет практически мгновенно пересылать их не только из одного подразделения в другое, но и вообще на край света. Дошло даже до работы над одним документом в режиме диалога двух разработчиков, находящихся на разных берегах океана.

Правда, эти возможности порождают и некоторые проблемы. В частности, проблема ограничения доступа, проблема подписей, проблема контрольного экземпляра и неучтенных копий и т. п., но выигрыш велик, а проблемы не имеют стратегического характера и в конце концов будут решены, поскольку системы автоматизации документооборота существуют и развиваются.