многопоточности, поэтому для ее эффективного использования особую актуальность приобретет переобучение специалистов, привыкших к QNX4.

Следует отметить, что богатый набор функций, реализованный в соответствии со стандартами POSIX, уже сейчас делает Neutrino весьма привлекательной альтернативой существующим решениям. Исследования рынка систем реального времени показали, что для систем с жесткими ограничениями ресурсов все еще широко используются различные исполняющие системы (realtime executive) c нестандартизированным API и часто довольно бедными функциональными возможностями. Именно поэтому разработчики Neutrino приняли решение выпустить предварительную версию системы, не имеющую пока возможностей для масштабирования вверх, но уже пригодную для применения во встроенных системах. Не случайно фирма Intel с некоторых пор поддерживает очень хорошие отношения с QSSL и покупает лицензии на Neutrino в огромных количествах. Несмотря на наличие собственной ОС реального времени, Intel также официально объявила о том, что QNX/Neutrino является для нее "Realtime OS of preference".

4. Современные индустриальные системы, функционирующие в режиме реального времени

Измерительные и управляющие системы в современном мире не видны, но именно они обеспечивают движение самолетов на авиалиниях, на них основана работа атомных электростанций, телефонных сетей, автопилотов поточных линий на промышленных предприятиях. С их помощью осуществляется распределение электроэнергии, управление полетом космических аппаратов и работой металлорежущих станков, регулирование микроклимата в зданиях. Полагаться на людей нельзя – и ответственность в критических приложениях перекладывается на автоматику.

Автоматическое управление начиналось с простых релейных схем, но теперь уровень сложности задач предполагает опору на цифровую обработку информации с использованием практически всех современных компьютерных технологий. Динамика развития индустрии промышленных систем отражена в отчете [15], данные которого основаны на опросах потребителей о закупаемых продуктах в трех крупных областях:

– управление процессами и инструментами (33%);

– интерфейс оператор - компьютер (37%);

– двигатели, приводы и управление движением (30%).

Наиболее интенсивно используются в промышленных системах распределенные системы управления, приложения на основе ПК и электроника для авиационных моторов, суммарно составляя 30% всех затрат в этой области.

Другой аспект – процентное распределение покупок по отраслям промышленности. Можно отметить следующие тенденции: увеличивается присутствие ПК в промышленном управлении, а по отраслям растут темпы автоматизации машиностроения; в химическом производстве динамика сохраняется; в нефтепереработке заметно небольшое замедление.

4.1. Организация промышленных систем

В качестве примера можно взять систему управления ректификационной колонной, которая отделяет легкие химические фракции от тяжелых при перегонке бензина из нефти. В такой системе компьютер получает информацию об уровнях и скоростях течения различных жидкостей, о температуре и давлении. Основываясь на текущих значениях, он выдает команды на регулировку параметров и тем самым определяет объемы и качественные показатели конечных продуктов. Подобная система управления обычно нацелена на минимизацию энергетических затрат.

На этом примере можно рассмотреть основные части промышленной системы.

1. Центральным элементом в ней служит вычислительный блок, который в зависимости от решаемой задачи может быть либо простейшей микроплатой, либо многопроцессорным комплексом с внешней памятью большого объема, базой данных и средствами сетевого взаимодействия. Вычислительный блок решает две задачи. Первая – это собственно программное управление на основе модели реального процесса. Вторая – организация интерфейса с обслуживающим персоналом. Здесь визуализируется состояние объекта управления путем вывода его параметров и статистических данных, а также содержатся средства для ручного управления.

2. Информация об объекте, как правило, аналоговая, собирается датчиками. Некоторые из датчиков пассивны: управляющая система сама периодически их опрашивает. Другие датчики самостоятельно прерывают работу системы, передавая ей информацию.

3. Воздействие на регулируемый процесс осуществляется с помощью электрических или электромеханических исполнительных механизмов. Например, это может быть включение/выключение вентилятора с целью регулирования температуры.

4. Между датчиками и исполнительными устройствами, с одной стороны, и устройствами цифровой обработки – с другой ставятся алфавитно-цифровые (АЦП) и цифро-аналоговые (ЦАП) преобразователи. Кроме того, для управления исполнительными устройствами применяются программируемые логические контроллеры (ПЛК).

В развитии промышленных систем автоматизации в основном просматривались общие тенденции компьютерной индустрии, однако можно указать несколько принципиальных особенностей, которые требуют специализированных решений.

1. Промышленные системы функционируют в тяжелых для электронной техники условиях внешней среды, поэтому по сравнению с обычными компьютерами они должны иметь повышенную термо-, вибро-, ударопрочность.

2. Требуется подключать гораздо более широкую номенклатуру внешних устройств.

3. Время реакции системы на изменения параметров объекта управления определяется внешними реальными временными интервалами – такие системы называются системами реального времени. Для особо ответственных приложений, например при управлении самолетом, реакция должна быть практически мгновенной. Это, в частности, предполагает повышенную надежность и аппаратной, и программной частей.

Традиционный подход выделяет в системах промышленной автоматизации пять уровней: ввод/вывод (В/В), управление В/В, диспетчерское управление и сбор данных (SCADA), управление производством (MES) и планирование ресурсов предприятия (MRP). Таким образом при разработке подобных систем решаются и аппаратные, и программные задачи: первый и частично второй уровень составляют аппаратную базу для программного обеспечения верхних слоев.