Структура систем реального времени

Классификация систем управления

На рис. 1.1 представлена структура многоуровневой распределенной системы управления. Она является иерархической, то есть нижние уровни подчиняются вышестоящим. Она является распределенной, так как состоит из многих компьютеров и ПЛК, между которыми распределены функции сбора, обработки данных и управления.

Тип системы зависит от того, как принимается решение по управлению. Если в процессе принятия решения участвует человек, то такая система называется автоматизированной (АСУ); если человек исключен из процесса, то это — автоматическая система управления (САУ).

По физической природе объекта управления различают системы управления технологическими процессами, где объект управления представляет собой физический объект, и системы управления экономико-организационного типа, в которых объектом управления является хозяйственная деятельность. В последнее время создаются системы управления, в которых присутствуют объекты обоих типов (система на рис. 1.1).

Другим признаком, по которому классифицируются системы, является время принятия решения. В системах управления оно зависит от динамики объекта, которая может быть различной: от миллисекунд до часов и дней. Условная граница лежит на уровне 100 мс: если время принятия решения не превышает этой величины, то говорят, что система функционирует в реальном масштабе времени; если превышает, то говорят о произвольном масштабе. Системы управления технологическими процессами всегда функционируют в реальном масштабе времени. Время в таких системах является одним из факторов, определяющих эффективность системы.

Принято различать системы «жесткого» и «мягкого» реального времени.

Системой «жесткого» реального времени называют систему, в которой неспособность обеспечить реакцию на какие - либо события в заданное время являются отказом и ведет к невозможности решения поставленной задачи. В жесткой системе:

· никакое опоздание неприемлемо ни при каких обстоятельствах;

· результат, выданный с опозданием, бесполезен;

· нарушение крайнего срока времени отклика рассматривается как катастрофический отказ; цена превышения заданного времени отклика бесконечно велика.

Точного определения для «мягкого» реального времени не существует, но принято считать, что она иногда может не успевать делать все, что надо, в установленные сроки. В мягкой системе:

· возрастает цена за опоздание результата;

· критическим фактором является низкая производительность, а не опоздания.

В зависимости от функций, выполняемых системой управления, различают виды (формы) автоматизации: измерение, сигнализация, регулирование, управление оборудованием, защита, блокировка.

Измерение - получение информации о значениях переменных параметров, характеризующих состояние объекта управления (температура, давление, расход, плотность и т.д.).

Сигнализация - получение информации на выходе измеряемых параметров за допустимые для данного объекта значения.

Регулирование представляет собой принятие решений и выдачу на объект управления совокупности воздействий, выполняемых на основании информации о ходе технологического процесса, с целью поддержания параметров производственных процессов постоянными или изменяющимися по заданному закону.

Как правило, технологический объект управления включает элементы электрооборудования: приводы насосов, шнеков и других агрегатов, а так же приводы технологической арматуры – электрозадвижек, клапанов и т.д. В системе автоматизации осуществляется управление этим электрооборудованием, а также его защита и блокировка.

Защита — это комплекс средств и мероприятий по предохранению агрегатов и установок при нарушениях технологических режимов.

Блокировка — комплекс средств и мероприятий, предохраняющих участок установки или агрегат от неправильных операций вследствие невнимательности оператора или ошибочных команд. Различают две группы блокировки: запретно- разрешающую и аварийную.

Запретно-разрешающие блокировки предотвращают неправильные включения и отключения механизмов, а также нарушение установленной технологическими требованиями очередности пуска и остановки различных механизмов.

Аварийные блокировки предназначены для автоматического последовательного отключения (включения) механизмов в соответствии с режимом работы агрегата, подвергшегося аварийному отключению.

Блокировочные устройства применяют также в случаях, когда требуется исключить одновременную подачу команд противоположного знака на один и тот же регулирующий орган из разных мест или от автоматического и дистанционного управления, когда оба вида управления действуют параллельно.

Основными составляющими автоматизированных систем реального времени являются комплекс технических средств, программное и информационное обеспечение.

Для принятия решения по управлению нужно знать о состоянии объекта управления и возмущениях со стороны внешней среды. Эта информация вводится в систему с помощью измерительных средств, которые являются источниками информации для средств переработки информации. Эти средства реализуют алгоритм принятия решения и формируют управляющие воздействия, которые передаются на исполнительные средства, непосредственно связанные с изменяемыми параметрами объекта управления.

Для того чтобы человек участвовал в процессе принятия решения, ему также нужно дать возможность следить за состоянием объекта и внешней среды. Для этого он снабжается устройствами отображения информации, которые предназначены для преобразования информации в удобную для восприятия форму (чаще всего — в визуальную). Человек может вмешиваться в управление, воздействуя на исполнительные средства и на средства переработки информации с помощью средств управления (рис. 1.2).

Рис 1.2. Структура автоматизированной системы реального времени (АСУ РВ)

Дата добавления: 2014-01-04