В даний час відбувається один з найбільш інтенсивних процесів розвитку засобів і методів побудови АСУ ТП. Переглядаються практично всі аспекти таких систем управління: структура та склад технічних засобів, розподіл функцій між різними технічними засобами, алгоритми реалізації окремих функцій, роль математичних моделей в процесі управління, форми та зміст взаємодії людей і техніки. Однією з основних причин такого перебігу подій багато хто зазвичай вважають появу мікропроцесорів і мікро-ЕОМ, завдяки яким вартість обчислювальної техніки стає другорядним фактором у загальних витратах створення АСУ. Більш детальний аналіз показує, однак, що перехід до нового, децентралізованим принципом побудови АСУ ТП явище багатопланове, має більш глибокі витоки, що лежать не тільки в технічних засобах, але і в самих технологічних об’єктах управління.
Тому перш, ніж перейти до розгляду децентралізованих АСУ ТП і мікро-ЕОМ як їх технічної бази, нагадаємо, що в ході еволюції системи автоматизації технологічних об’єктів пройшли кілька якісно різних ступенів (докладніше див Введення). До цих пір ця еволюція супроводжувалася неухильним підвищенням ступеня централізації управління технологією матеріального виробництва, причому основою кожної нової щаблі централізації служило яке-небудь нововведення в галузі технічних засобів. Доречно, однак, поставити питання: якою мірою така еволюція технічних засобів відповідає потребам самих об’єктів управління?
Раніше вже зазначалося, що останнім часом технологічні процеси також змінилися, і тенденції їх розвитку вимагають нових технічних рішень і перегляду в ряді випадків структур АСУ ТП. Практично у всіх галузях промисловості зараз спостерігається тенденція до збільшення одиничної потужності технологічних агрегатів і безперервному ускладненню технології. Розробляються і впроваджуються процеси, що передбачають все більш складні фізичні і хімічні перетворення, а тому вимагають більш точного дотримання технологічного режиму. Все більш гостро стоять завдання економії енергії та сировини в якості однієї з основних цілей оптимального управління. Необхідність комплексного використання енергії в декількох взаємопов’язаних технологічних процесах або стадіях одного процесу вимагає більш складних схем управління.
Ці тенденції розвитку сучасних технологічних об’єктів роблять необхідним застосування більш «тонких» і досконалих методів управління ними. Важливі соціально-економічні фактори довготривалої дії (захист навколишнього середовища, економія енергії та природних ресурсів, підвищення безпеки та якості праці) також роблять помітний вплив на вибір цілей і способів побудови АСУ ТП.
У результаті спільної дії всіх зазначених факторів і тенденцій з’явилися і стають все більш частими випадки, коли введення в дію та стійка експлуатація технологічного об’єкта виявляються немислимі без сучасної автоматизованої системи управління і, зокрема, без ЕОМ. Однак можливості сформованої централізованої системи управління тепер часто виявляються практично обмеженими, особливо для великих відповідальних технологічних об’єктів. Найчастіше відзначають наступні недоліки традиційної централізованої системи:
З викладеного видно, що необхідність перегляду структури систем управління диктується логікою розвитку самих керованих об’єктів. Відхід від централізованої структури намітився порівняно давно і проявився, зокрема, в побудові АСУ ТП з двох-і трьох машинними керуючими ВК. Однак кардинальне вирішення проблеми децентралізації стало можливим тільки після появи ще одного технічного нововведення, що отримав назву мікро - ЕОМ на відміну від так званої міні - ЕОМ.
а) Короткі відомості про мікро-ЕОМ.
На початку 70-х років був розроблений новий клас засобів обчислювальної техніки, що використовує великі інтегральні мікросхеми (ВІМ). До цього класу належать мікропроцесори та мікро - ЕОМ.
Мікропроцесором називають функціонально закінчений пристрій обробки цифрової інформації, що керується зберiгається в пам’ятi та конструктивно виконане у вигляді однієї або декількох ВІМ. Мікропроцесор за своїми логічними функціями і структурою нагадує спрощений варіант процесора звичайних ЕОМ і оперує з коротким словом від 4 до 16 двійкових розрядів.
Мікро - ЕОМ являє собою комплекс пристроїв, виконаних на ВІМ, що містить мікропроцесор, пам'ять для зберігання керуючих програм, інтерфейс і блок керування обміном інформацією з периферійними пристроями.
За обчислювальним характеристикам мікро - ЕОМ наближаються до сучасних міні - ЕОМ, а по ряду експлуатаційних показників (розміри, споживана потужність, надійність) перевершують їх.
Пристрій мікро - ЕОМ грунтується на застосуванні так званих інтегральних мікросхем, тобто таких конструктивних вузлів, всі електронні елементи яких нероздільно поєднані механічно, електрично і технологічно під одним корпусом.
Різке збільшення щільності розташування елементів в інтегральних мікросхемах, досягнуте в результаті прогресу технології їх виготовлення, дозволило конструкторам створювати основні пристрої ЕОМ практично в одному корпусі, на платі якого розміром 216x254 мм розміщується до 100 тис. окремих компонентів (конденсаторів, резисторів, напівпровідникових кристалів і т. п.). Промисловий випуск таких пристроїв спричинив за собою стрімке розширення областей застосування обчислювальних машин, зміни в структурі АСУ, перерозподіл функціонального навантаження між засобами систем управління та збільшення можливостей окремих засобів в області передачі та обробки інформації, подання її оператору і т. д. Триваючий прогрес у створенні інтегральних мікросхем різко знизив вартість обчислювальних засобів.
Однак з появою ЕОМ, виконаних на інтегральних мікросхемах малої і середньої інтеграції, проблема широкого застосування обчислювальних засобів у різних сферах людської діяльності, у тому числі і в АСУ ТП, залишалася невирішеною. Навіть освоєння виробництва ВІМ з інтеграцією від декількох тисяч до декількох десятків тисяч транзисторів на одному кристалі площею 20-30 мм2 спочатку істотно не змінили ситуацію. Тільки поява на стику обчислювальної та напівпровідникової техніки перший програмований ВІМ, що поєднують в собі дешевизну стандартного вироби серійного виробництва і гнучкість універсальних пристроїв, відкрило нову еру в застосуванні обчислювальної техніки.
Першу програмовану ВІМ, що отримала назву мікропроцесора, випустила в 1971 р. фірма Intel (США). Мікропроцесор - це процесор, виконаний на одній або декількох інтегральних мікросхемах. До складу мікро - ЕОМ, крім мікропроцесора, входять пам'ять і пристрої введення-виведення (ПВВ). Укрупнена структурна схема мікро-ЕОМ наведена на рис. 9.1.
Мікропроцесор складається з арифметичне-логічного пристрою (АЛП), регістрів і пристрої управління. Арифметичне-логічний пристрій служить для виконання арифметичних і логічних операцій над даними, що надходять або з пам'яті, або з пристрою введення. Пристрій управління впливає на потік даних і команд в машині. Воно вибирає з пам'яті команди, дешифрує і виконує їх, відкриваючи (або закриваючи) відповідні схеми і керуючи необхідною послідовністю подій, що задаються АЛП і ПВВ. Регістри використовуються для тимчасового зберігання даних і команд. Робота АЛП аналогічна роботі подібних пристроїв у звичайних ЕОМ (див. розділ 3).
Рис. 9.1. Структурна схема мікро-ЕОМ
Пам'ять мікро-ЕОМ забезпечує зберігання команд і даних. Пам'ять поділяється на постійну (ПЗУ), перепрограмовану постійну (ППЗУ) і оперативну Особливістю ПЗУ і ППЗУ є здатність збереження вмісту пам'яті при відключенні напруги живлення. У ПЗУ записуються часто використовувані програми, загальні для всіх модифікацій пристроїв одного типу, а в ППЗУ - змінні часта програм (константи), що визначають конкретні модифікації. В ОЗП зберігаються змінювана інформація та результати її опрацювання. Як правило, в ОЗУ поміщають дані, які можуть бути автоматично відновлені при відновленні подачі напруги живлення.
Пристрої введення-виведення, забезпечуючи зв'язок мікропроцесора з контрольованим об'єктом, здійснюють обмін інформацією між процесором і зовнішніми пристроями і функціональними блоками і виконують пріоритетні переривання. Вони ж забезпечують можливість організації магістрального підключення блоків і пристроїв, а також з'єднання декількох мікро-ЕОМ в багатомашинний комплекс.
Як і звичайні ЕОМ, мікро-ЕОМ оперують інформацією, що надається двійковими розрядами - бітами. Мікро-ЕОМ обробляють групи бітів, звані словами. Залежно від числа бітів, складових слово, мікропроцесори поділяються на 4 -, 8 - і 16-розрядні. Чотирирозрядний мікро-ЕОМ використовуються в системах обліку, калькуляторах, ігрових автоматах, контрольно-вимірювальних приладах, простих терміналах; 8-розрядні мікро-ЕОМ в інтелектуальних терміналах, контрольно-вимірювальних приладах, контролерах для автономного управління, концентраторах даних, системах управління процесами; 16 -розрядні мікро-ЕОМ в системах збору даних, цифровому управлінні, інтелектуальних терміналах, диспетчерському управлінні та ін.
Основною трудністю застосування мікропроцесорів є висока вартість програмування в порівнянні з витратами на придбання самого устаткування. Програмування можливо в кодах мікро-ЕОМ, на мові асемблера або мовою високого рівня.
Програмування в кодах мікро-ЕОМ найбільш трудомістким і виправдане тільки для написання коротких програм. Застосування мови асемблера скорочує час написання програми в 5 -10 разів, але збільшує займану її ємність пам'яті.
Найбільш ефективним для прискорення процесу написання програм і спрощення документації є програмування на мовах високого рівня. Однак головним недоліком такого програмування є збільшення довжини результуючих програм ще на 30 - 40% в порівнянні з програмою, складеною з допомогою асемблера. Тому мови високого рівня більш ефективні для дрібносерійних систем, коли головним чинником є швидкість розробки.
Проектування цифрових систем, в яких використовуються мікропроцесори, відрізняється тим, що комплекс технічних засобів і реалізованих ними програм являє собою єдине ціле. Окремі елементи комплексу можуть бути виконані як програмним, так і апаратним шляхом. Тому в процесі проектування системи необхідно знайти раціональне поділ між програмними і апаратними засобами.
Мікро-ЕОМ з успіхом використовуються в АСУ ТП для наступних цілей:
1) заміни обчислювальних систем, що базуються на міні-ЕОМ, в тих випадках, коли можливості міні-ЕОМ використовуються далеко не повністю і застосування мікро-ЕОМ в економічному відношенні більш переважно;
2) заміни однієї або декількох міні-ЕОМ багато машинним комплексом з декількох мікро-ЕОМ, що забезпечує децентралізоване управління виробництвом з підвищеною живучістю і надійністю;
3) заміни технічних засобів з жорсткою логікою на більш гнучкі програмовані інтелектуальні пристрої; при цьому в ряді випадків, крім покращення технічних характеристик, забезпечується зниження вартості пристроїв.
Основним напрямком застосування мікро-ЕОМ в АСУ ТП є створення багатомашинних децентралізованих комплексів. Використання мікро-ЕОМ для побудови багатомашинних комплексів дозволяє знизити вартість, підвищити продуктивність системи, збільшити надійність функціонування, забезпечити високу гнучкість системи.
Вартість багатомашинної системи вдається знизити за рахунок того, що в ряді випадків можна відмовитися від мультипрограмування, метою якого є підвищення ступеня використання ЕОМ. У результаті спрощується розробка та зменшується вартість програмного забезпечення.
Підвищення продуктивності багатомашинної системи забезпечується за рахунок паралельності обчислень, що реалізовується великим числом дешевих мікро-ЕОМ.
Використання мікро-ЕОМ дозволяє істотно підвищити надійність за допомогою резервування при незначному збільшенні вартості системи. Багатомашинна система може містити велике число надлишкових мікро-ЕОМ, які в нормальному режимі або не використовуються, або працюють з недовантаженням.
Застосування мікро-ЕОМ дозволяє забезпечити високу ступінь гнучкості і модульності внаслідок модульної природи самих мікро-ЕОМ. Багатомашинна система будується з обмеженого числа типів модулів і допускає розширення шляхом додавання модулів основного комплекту.
Основними варіантами багатомашинних обчислювальних систем із застосуванням мікро-ЕОМ є системи з безпосереднім зв'язком і із загальною пам'яттю. На рис. 9.2 наведена структура багатомашинної системи з безпосередніми зв'язками, яка складається з декількох мікро-ЕОМ, пов'язаних загальною шиною і координованих одним пристроєм управління пріоритетами (ПУП). Нехай якась із мікро-ЕОМ - ініціатор обміну посилає в ПУП запит на переривання всіх мікро-ЕОМ системи і передає адресу мікро-ЕОМ - адресата - у загальну шину. Після переривання кожна мікро-ЕОМ порівнює адресу зі своїм номером. Обмін інформацією по загальній шині відбудеться з тієї мікро-ЕОМ, яка виявить на шині свою адресу. Кожна мікро-ЕОМ пов'язана з об'єктом управління через ПСО.
Рис. 9.2. Структура багатомашинної системи з безпосередніми зв'язками
Структура багатомашинної системи із загальною пам'яттю наведена на рис. 9.3. Система цього типу складається з ряду мікро-ЕОМ, кожна з яких може здійснювати зв'язок з будь-якою іншою мікро-ЕОМ через спільну пам'ять. Доступ до загальної пам'яті кожна мікро-ЕОМ отримує за допомогою пристрою управління пріоритетом, усуває конфлікти при зверненні до загальної пам'яті. При цьому до тих пір, поки мікро-ЕОМ, що отримала доступ до загальної пам'яті, не закінчить обмін даними, всі інші мікро-ЕОМ блокуються, хоча і можуть продовжувати виконання операцій, що не вимагають даних із загальної пам'яті. Автономна зв'язок кожної мікро-ЕОМ з об'єктом управління здійснюється через індивідуальні блоки ПСО.
Рис. 9.3. Структура багатомашинної системи з загальною пам’яттю
Таблиця 9.1
| Характеристика | Тип мікро-ЕОМ | ||
| Електроніка С-5 | МПК-25 | Електроніка-60 | |
| Розрядність, двійкові розряди | |||
| Швидкодія, тис. операцій / с | |||
| Пам'ять, кбайт |
Технічні характеристики деяких мікро-ЕОМ наведені в табл. 9.1.
б) Принципи побудови децентралізованих АСУ ТП
Багатомашинні обчислювальні комплекси описаних типів приходять на зміну сучасним централізованим ЕОМ для контролю та управління агрегатами, установками і цехами. Кожна мікро-ЕОМ в таких системах виконує частину, одну чи кілька функцій з набору, який раніше цілком реалізувала одна центральна машина. Так, наприклад, мікро-ЕОМ може служити тільки для введення, аналого-цифрового перетворення, лінеаризації та масштабування вхідних сигналів датчиків або тільки для цілей регулювання. Як і у випадку застосування централізованих ЕОМ, такі системи можуть бути лише частиною ієрархічної (інтегрованої) системи управління виробництвом або заводом.
Створення мікро-ЕОМ означало розширення сфери дії цифрових обчислювальних пристроїв аж до периферійних приладів, тобто дозволило фізично наблизити обчислювальний пристрій до периферії, до джерел і споживачам інформації. Завдяки поєднанню обчислювальних можливостей, які не поступаються міні-ЕОМ, з надзвичайною дешевизною і компактністю мікро-ЕОМ, стало можливим територіальне розосередження обчислювальної потужності всередині системи, тобто перехід до децентралізованої АСК ТП.
При розгляді децентралізованих систем управління зазвичай підкреслюють територіальну розподіленість засобів обчислювальної техніки. Більш точно слід, однак, говорити про розподіл функцій. Відстань між окремими підсистемами істотної ролі не грає; важливо те, що вони функціонують автономно. Так, раніше вказувалося, що територіальна концентрація приладів на пунктах управління аж ніяк не означала централізацію обробки сигналів.
Надійність децентралізованих систем, як буде показано далі, є вирішальним чинником при їх практичному використанні. У централізованій системі вся її обчислювальна потужність цілком визначається єдиною ЕОМ. У розподілених системах є можливість динамічного розподілу обчислювальних завдань між окремими підсистемами. Тому при виході з ладу будь-якого елемента системи його функції втрачаються не повністю, вони повністю або частково «підхоплюються» іншими мікро-ЕОМ. Цей процес перерозподілу функцій в аварійних ситуаціях називають реконфігурацією системи; завдяки цьому децентралізована система при аварії не відмовляє, а лише поступово деградує. Ефективне використання цієї переваги децентралізованих систем передбачає деяку розумну надмірність обчислювальної потужності.
Централізація операторських функцій залишається досить характерною рисою децентралізованих АСУ ТП. Сучасна децентралізована АСУ ТП за всіма основними показниками (обсягом виконуваних функцій, числу елементів системи, структурі, а також обсягом охоплюваного технологічного обладнання) безсумнівно набагато складніше традиційних централізованих АСУ ТП.
Розглянемо більш детально структури децентралізованих АСУ ТП. Найбільш поширені структури систем цього класу, застосовувані в даний час, можна звести до трьох варіантів: кільцева, лінійна і мережева.
Приклад системи з кільцевою структурою наведено на рис. 9.4. Система складається з деякого числа локальних підсистем, кожна з яких базується на свою мікро-ЕОМ, і центральної підсистеми, укомплектованої ЕОМ більш високої потужності. На рівні локальних підсистем вирішуються наступні завдання: автономне регулювання та управління у межах одного агрегату (або однієї установки), що є частиною об'єкта управління; обмін даними з сусідніми підсистемами і з центральною системою; розпізнавання збоїв і помилок в межах однієї підсистеми, а також деяких загальносистемних порушень.
Вимоги до мікро-ЕОМ (система команд, швидкодія і т. п.) визначаються об'єктом управління, що входять у підсистему. Зазвичай прагнуть мати кілька варіантів підсистем, що відрізняються продуктивністю, вартістю, а також можливостями по нарощуванню функцій. Ця різноманітність, однак, обмежується труднощами програмування та обслуговування.
Рис. 9.4. Децентралізована система з кільцевою структурою
Крім мікро-ЕОМ, локальна підсистема містить комутатор, який з'єднує ЕОМ з одного боку з периферією (датчиками, виконавчими органами і т. п.), а з іншого боку, з центральною системою та іншими локальними підсистемами. Розвинені автономні підсистеми містять додаткові пристрої для зв'язку з оператором технологічного процесу, що дозволяють управляти підлеглим агрегатом або установкою дистанційно при порушенні обміну даними між підсистемами або з центральною системою.
Центральна підсистема з ЕОМ верхнього рівня (більш високого класу) служить для оперативного управління всією системою, а також для вирішення завдань другого рівня: оптимізації, планування виробництва і т. п. На центральну підсистему зазвичай покладають також функцію реконфігурації системи в аварійних ситуаціях.
Відзначимо коротко деякі особливості передачі даних в системах з кільцевою структурою. Зазвичай обмін даними протікає без участі центральної підсистеми. Інформація передається по кільцю в одну сторону у формі так званих телеграм, що представляють собою послідовну інформацію, що містить код передавальної підсистеми, адресу одержувача, передану інформацію, ознака пріоритету і т. д. Передавальна підсистема посилає свою телеграму по кільцю до наступної підсистемі. Сусідня по напрямку передачі підсистема перевіряє, чи не є вона одержувачем інформації, і якщо так, то інформація сприймається підсистемою, а у відповідь висилається телеграма-відбій, яка припиняє обмін. Якщо підсистема не є адресатом, вона передає телеграму далі по кільцю. Якщо телеграма пройшла всі кільце і з якихось причин не була прийнята ні однією підсистемою, передавальна підсистема висилає її повторно із зміненим пріоритетом і процес обміну інформацією повторюється.
Приклад децентралізованої системи з лінійною структурою наведено на рис. 9.5. Вона складається принципово з тих же елементів, що і кільцева, однак тут підсистеми з'єднані один з одним лінійно. Ця особливість відбивається в основному на організації обміну інформацією.
Рис. 9.5. Децентралізована система з лінійною структурою
Слід зауважити, що як при кільцевій, так і при лінійній структурі передача даних протікає централізовано, по одній лінії зв'язку. Тому на адресу таких структур висловлюється справедлива критика: по надійності лінія передачі даних є найбільш вузьким місцем. На практиці цей недолік намагаються усунути різними способами: застосуванням подвійних кілець (одне для передачі запитів, інше для отримання відповідей), дублюванням лінії передачі даних і т. д. Інший шлях полягає в переході до іншим структурам системи, зокрема до мережевих. У таких системах між локальними підсистемами є не один шлях для зв'язку (через загальне кільце або загальну лінію), а кілька альтернативних можливостей, з яких у кожному конкретному випадку вибирається найбільш вигідна. Перешкодою для застосування таких систем в даний час служить висока вартість ліній комунікації та більш складна організація обміну даними.
Електронна промисловість пропонує в даний час цілий спектр технічних засобів для побудови децентралізованих АСУ ТП - від мікропроцесорних наборів, що дозволяють компонувати самі різні варіанти структур, до комплектних замкнутих обчислювальних систем із жорсткою структурою, застосовних тільки як єдине ціле.
в) Приклад децентралізованої АСК ТП в теплоенергетиці
Розглянемо конкретну реалізацію принципу децентралізації функцій АСУ ТП на прикладі АСУ енергоблоком великої потужності. На рис. 9.6 наведений один з можливих варіантів такої системи. За основу прийнято розбивка об'єкта управління на функціональні групи обладнання за технологічною ознакою. Кожна функціональна група має свою локальну підсистему децентралізованої АСК ТП. Центральна підсистема АСУ базується на ЕОМ типу СМ-2 та включає центральний пункт управління.
Система в цілому має дворівневу структуру: на нижньому рівні здійснюється збір і первинна обробка даних, а на верхньому виконуються функції управління і регулювання в рамках регіону, тобто функціональної групи. Система володіє кількома особливостями. Перш за все, крім лінії зв'язку функціональних груп між собою, а також з пристроями дистанційного керування і відображення даних, розташованими на пульті управління, є додаткова лінія зв'язку з ЕОМ верхнього рівня з паралельним виходом на центральний пункт управління. Ця лінія обслуговується спеціальними мікро-ЕОМ обміну даними. Інша особливість полягає в тому, що функціональні групи обслуговуються кількома мікро-ЕОМ, причому кожна мікро-ЕОМ виконує спеціалізовані функції.
На рис. 9.7 приведена структурна схема локальної підсистеми функціональної групи. До складу підсистеми входять кілька блоків, що реалізують функції контролю, регулювання і логічного управління в рамках відповідної функціональної групи (підсистема захисту виконується традиційним чином). Кожен блок, як правило, базується на одній мікро-ЕОМ.
Рис. 9.6. Структура АСУ ТП теплового енергоблоку на базі Мікро-ЕОМ
Мікро-ЕОМ контролю виконує опитування датчиків і первинну обробку сигналів вимірювання, а також передачу результатів на пункт управління і до ЕОМ верхнього рівня (через мікро-ЕОМ обміну даними).
Мікро-ЕОМ регулювання працює в режимі багатоканального цифрового регулятора. Вона приймає значення регульованих величин від мікро-ЕОМ контролю, обчислює регулюючі впливи, здійснює відпрацювання регулюючих впливів. Крім того, в її функції входить обмін інформацією з мікро-ЕОМ управління і з ЕОМ верхнього рівня, яка здійснює динамічну корекцію уставок.
Рис. 9.7. Локальна підсистема
Мікро-ЕОМ управління призначена для реалізації логічних алгоритмів. Вона сприймає інформацію від дискретних датчиків про становище керуючих органів і про досягнення заданих значень технологічних параметрів, здійснює логічну обробку прийнятої дискретної інформації і. видає команди управління запірною та регулюючою апаратурою, електродвигунами та автоматичними регуляторами. Крім того, в її функції входить обмін інформацією з іншими мікро-ЕОМ функціональної групи, щитовими приладами та ЕОМ верхнього рівня.
З наведеного опису видно, що найбільш інтенсивний обмін даними здійснюється всередині функціональної групи. Це сприяє значному скороченню потоків інформації до ЕОМ верхнього рівня, що сприятливо позначається на її завантаженні і на надійності всієї системи в цілому.
На верхньому рівні (див. рис. 9.6) передбачена мікро-ЕОМ контролю функціонування всього обчислювального комплексу. Вона аналізує інформацію, що надходить від систем контролю стану мікро-ЕОМ, і забезпечує відновлення нормальної роботи відмовили пристроїв або перемикає шляху проходження інформації.
г) Додаткові зауваження
З недавнього часу АСУ ТП майже обов'язково асоціюється з ЕОМ, яка є найдорожчим компонентом системи, не враховуючи програмного забезпечення. Тому, коли з'явилися мікро-ЕОМ, не поступаючись по обчислювальним можливостям міні-ЕОМ при вартості в багато разів нижче, склалося враження, що вартість технічних засобів автоматизації впаде щонайменше на порядок. Як же йде справа насправді?
Був виконаний порівняльний розрахунок вартості УВК для конкретного застосування в двох варіантах: на базі міні-ЕОМ і на базі мікро-ЕОМ. Структура вартостей в обох варіантах видно з рис. 9.8.При невеликому обсязі завдань, що виконуються мікро-ЕОМ, вона складається з процесора, змішаної оперативної і напівпостійної пам'яті, пристрої зв'язку з об'єктом, корпусу і кабельних з'єднань.
Напівпостійна пам'ять, використовувана переважно в мікро-ЕОМ, при тій же ємності значно дорожче і більше звичайної оперативної пам'яті міні-ЕОМ. Але обсяг програм, насамперед організуючих, повинен бути тому менше, ніж у міні-ЕОМ. Периферійні прилади (друкуюча машинка, відеотермінал, зовнішня пам'ять) однакові у всіх ВК і часто коштують більше, ніж процесор. В результаті виходить, що виграш від заміни процесора міні-ЕОМ мікропроцесором порівняно невеликий (близько 18%).
Розглянемо децентралізовану систему. Вона складається з великої кількості мікро-ЕОМ (локальних підсистем), пов'язаних між собою лініями комунікації. У традиційній централізованої АСК ТП лінії зв'язку розходилися радіально, в децентралізованої АСК ТП підсистеми пов'язані однією спільною магістраллю. При переході від централізованої до децентралізованої структурі виходить значна економія кабелю. Вартість кабелю, не кажучи про його дефіцит, як уже зазначалося, становить істотну частину витрат на технічні засоби. Централізована структура економічно виправдана або при великої зосередженості точок вимірювання (керування), або при малому їхньому числі. При великій незібраності сумарні витрати (вартість технічних засобів, витрати на заробітну плату, вартість матеріалів) на великі АСУ ТП знижуються вдвічі при переході до децентралізованої структурі.
Рис. 9.8. Порівняння вартостей міні-ЕОМ і мікро-ЕОМ
Наведені вище аргументи мають якісний характер, для їх підтвердження не вистачає точних кількісних даних за результатами проектування і експлуатації. Ці дані з'являться лише після накопичення певного досвіду застосування подібних систем.
На закінчення можна відзначити наступне. Тенденція до децентралізації АСУ ТП прийняла стійкий характер, так як вона, з одного боку, диктується логікою розвитку самих об'єктів управління, а з іншого боку, спирається на розвиток технічних засобів автоматизації. Децентралізовані АСУ ТП мають ряд переваг перед традиційними і зокрема: дають можливість оптимального вибору загальної продуктивності системи (тобто числа локальних підсистем);забезпечують більш високу надійність завдяки широким можливостям резервування;мають меншу вартість завдяки економії ліній комунікації.
Разом з тим процес розвитку АСУ ТП має багатоплановий характер і поєднує в собі децентралізацію функцій обробки сигналів з централізацією передачі даних на дискретній основі і централізацією функцій оперативного управління технологічним процесом. Децентралізовані АСУ ТП знаходяться на початку свого розвитку. Подальший хід подій на найближчі роки передбачити неважко. Розвиток технічних засобів автоматизації піде по шляху розширення сфери застосування мікро-ЕОМ. Традиційна ЕОМ як елемент системи збережеться, однак вона буде розвантажена від рутинної роботи, пов'язаної з безпосередньою переробкою вимірювальної інформації.
9.2. ШЛЯХИ ІНТЕНСИФІКАЦІЇ РОБІТ ЗІ СТВОРЕННЯ АСУ ТП
Великий розмах робіт по АСУ ТП в нашій країні вимагає безперервного вдосконалення технології їх створення - поліпшення передпроектних оцінок потенціальних можливостей підвищення ефективності виробництва шляхом автоматизації управління, вироблення раціональних методів проектування, широкого застосування типових рішень. Однак до останнього часу переважна більшість проектів АСУ ТП виконувалась в індивідуальному порядку як одиничні розробки одноразового застосування. Це пояснюється наступними причинами: в принциповій схемі і конструктивному виконанні майже кожного технологічного об'єкта завжди є ті або інші особливості: номенклатура серійних технічних засобів для АСУ ТП поки ще неповна і нестабільна; відсутні достатньо відпрацьовані і систематизовані рішення по математичному і програмному забезпеченню таких систем: нарешті, недостатньо розвинені науково обгрунтовані уявлення про необхідні напрямки і принципи типізації в розробках АСУ ТП.
В останні роки поставлені роботи з типізації в області АСУ ТП і освоєнню індустріальних методів їх створення. Досвід, накопичений в ході розробки та тиражування АСУ безперервними і безперервно-дискретними технологічними процесами, визначив основні, найбільш важливі напрями і форми робіт по типізації в цій області. До таких основних напрямів слід віднести:
- розробку типових рішень (проблемно-орієнтований напрямок);
- розробку систем типових рішень (системно-орієнтований напрямок);
- розробку уніфікованих технічних проектів (об'єктно-орієнтований напрямок робіт по типізації АСУ ТП).
Розглянемо сутність кожного з цих напрямків докладніше.
Напрямок проблемної орієнтації. Процес проектної розробки АСУ ТП (як і будь-якого іншого важкого об'єкта) являє собою розгалужену сукупність взаємопов'язаних робіт, що виконуються послідовно і паралельно, а на деяких найбільш важких етапах навіть ітеративно, з багаторазовим переглядом раніше отриманих результатів. У загальному випадку кожну з них можна умовно представити у вигляді послідовності трьох операцій: постановка проблеми, прийняття і оформлення рішення (складання документації). Саме в цьому сенсі тут застосовується термін проблема і відповідно проблемна орієнтація.
Очевидно, що розробники самих різних АСУ ТП приймають часто однакові або дуже близькі рішення. Прикладом цього можуть служити рішення про застосування однакових засобів збору та переробки інформації в різних АСУ ТП. Розробники досі змушені робити це кожен раз заново, як би на порожньому місці, так як в їх розпорядженні немає типових рішень, тобто відпрацьованої типової документації з рішенням проблем, що багаторазово зустрічаються.
Проблемно-орієнтований напрям робіт по типізації в області АСУ ТП передбачає створення і планомірний розвиток комплексу типових рішень, об'єднуючого сукупністю наступних основних положень:
1. Кожне типове рішення (ТР) для АСУ ТП представляє собою окреме, закінчене і документально оформлене рішення однієї з проблем проектного синтезу таких систем, призначене і пристосоване для багаторазового застосування в розробках АСУ різними технологічними процесами.
2. Типове рішення може бути простим, тобто не розложним на інші ТР, або складовим, комплексним, який можна умовно розглядати як сукупність простих, проте кожне з них призначене для застосування як нероздільне, єдине ціле.
3. Документація на кожне ТР містить відомості про призначення, сутності даного рішення і правилах його застосування, повнота і якість яких достатні для застосування цього ТР без участі його авторів.
4. Всі ТР, рекомендовані до застосування на даний період, систематизовані в регулярно поповнюваних і оновлюваних каталогах і фондах (банках) ТР.
Створення та розвиток комплексу ТР дозволяють зовсім по-новому проводити весь цикл робіт по проектуванню конкретних АСУ ТП: можна з відповідних каталогів або банків ТР вибирати потрібні типові рішення і закладати їх у проект.
У комплексі ТР можна виділити дві основні групи:
1) з технічного забезпечення АСУ ТП;
2) з математичного та програмного забезпечення АСУ ТП.
Зупинимося на змісті і значенні кожної з зазначених груп.
У ТР з технічного забезпечення АСУ ТП центральне місце належить типовим рішенням по керуючих обчислювальних комплексах. Такі ТР достатньо гнучкі і різноманітні, так як в силу великої різноманітності технологічних об'єктів вимоги, що пред'являються до номенклатури і характеристик УВК в різних АСУ ТП, варіюються в дуже широкому діапазоні. Набір типових рішень по НВК для АСУ ТП включає в себе:
- варіанти ТР по власне обчислювальному субкомплексу - ядру УВК, об'єднуючого один-два процесора, пристрої оперативної і зовнішньої пам'яті, таймер, обладнання робочого місця оператора ЕОМ і пристрої системних зв'язків;
- типові рішення по функціонально-спеціалізованим субкомплексам засобів вводу аналогових і дискретних сигналів - (по дві - чотири модифікації кажного), до складу яких входять відповідні комутатори і необхідне контрольне обладнання;
- модифікації ТР по субкомплексу засобів для виводу керуючих сигналів на виконавчі механізми;
- типові рішення щодо компонування пристроїв зв'язку УВК з оператором-технологом, що охоплюють засоби введення ініціативних команд, екрани, пристрої сигналізації, реєстрації і т. п.;
- типові рішення по рекомендованим структурам УВК, фіксуючі у вигляді самостійних, багаторазово застосованих документів обмежений ряд варіантів загальної конфігурації (архітектури) УВК.
Спираючись на ці ТР і підбираючи в необхідних поєднаннях варіанти і число субкомплексів, можна для будь-якої АСУ ТП спроектувати економічний УВК, який має необхідні характеристики і склад.
Типові рішення по математичному та програмному забезпеченню АСУ ТП містять збірники типових алгоритмічних модулів для вирішення завдань збору та обробки інформації, моделювання та управління технологічними процесами, бібліотеки типових програмних модулів на основі збірників алгоритмічних модулів, проблемно-орієнтовані пакети прикладних програм для автоматизованої генерації програмного забезпечення АСУ ТП. Збірники алгоритмічних модулів і бібліотеки програмних модулів утворюють типову алгоритмічну та програмну базу АСУ ТП, побудовану за модульним принципом. Згідно з цим принципом кожен із видів забезпечення АСУ ТП компонується з окремих, автономних, але легко сполучаючих частин - модулів. Таким чином, досягається гнучкість, економічність і розширюваність алгоритмічного і програмного забезпечення АСУ ТП.
На основі збірників алгоритмічних модулів створені бібліотеки типових програмних модулів. Для кожної галузі промисловості такі бібліотеки поділяються за функціональним призначенням і включають відповідно програмні модулі для вирішення завдань збору та обробки інформації (контролю), моделювання технологічних об'єктів і систем управління, вирішення завдань управління, а також програмні модулі для організації, управління та обслуговування обчислювальних процесів в АСУ ТП. Поряд з галузевими бібліотеками розроблена міжгалузева бібліотека програмних модулів, що утворює ядро програмної бази АСУ ТП.
Створення за допомогою ЕОМ систем генерації програмного забезпечення для УВК спрямоване на скорочення витрат праці розробників АСУ ТП, підвищення якості програмного забезпечення і програмної документації. Основною формою реалізації автоматизованих систем генерації на ЕОМ в даний час є пакети прикладних програм (ППП).
Як вже зазначалося в § 2.5, перехід до використання автоматизованих систем генерації програмного забезпечення є першим етапом створення і практичного освоєння систем автоматизованого проектування (САПР) АСУ ТП. Застосування САПР допомагає скоротити на десятки відсотків трудомісткість проектування сучасних АСУ ТП, уникнути помилок в проектах і суттєво підвищити їх якість; тому автоматизацію проектування таких систем слід вважати одним з найважливіших шляхів інтенсифікації робіт по створенню АСУ ТП.
Напрямок системної орієнтації. У розробках АСУ ТП, що відносяться до єдиного класу, повинна існувати спільність не тільки окремих рішень, але і цілих їх комплексів, що являють собою в сукупності типову основу будь-якої системи цього класу. Такий типовий «каркас», а точніше взаємоповязану сукупність рішень, спільних для різних АСУ ТП даного класу, називають системою типових рішень (СТР).
Системно-орієнтований напрямок типових розробок в області АСУ ТП встановлює доцільність створення не тільки комплексу ТР, але і ряду СТР, кожна з яких взаємно однозначно відповідає одному класу АСУ ТП, виділеному за певними класифікаційними ознаками. При цьому для створення та успішного застосування СТР дотримуються наступні основні положення:
- класифікація АСУ ТП, що визначає кількість СТР і області застосування кожної з них, проводиться тільки за основними класифікаційними ознаками. Дотримання цього положення дозволяє отримати лише кілька досить великих класів АСУ ТП, кожен з яких характеризується спільністю основних, визначальних властивостей. В якості таких властивостей-ознак прийняті рівень управління, характер протікання технологічного процесу в часі і умовна інформаційна потужність АСУ ТП, яка характеризується числом технологічних параметрів, контрольованих системою. За цими ознаками все безліч створених раніше і створюваних АСУ ТП безперервних і безперервно-дискретних виробництв розділяється на обмежене число класів (див. гл. 1), що визначають області застосування відповідних СТР;
- будь-яка СТР охоплює як усі основні загальносистемні рішення, типові для АСУ ТП даного класу, так і рішення, що забезпечують реалізацію групи функцій, загальних для таких систем;
- за формою кожна закінчена система типових рішень являє собою керівний технічний матеріал, який може використовувати проектна організація. Комплект документації СТР включає в себе сукупність окремих проблемно-орієнтованих ТР;
- при проектуванні конкретної АСУ ТП на базі СТР зазвичай необхідно реалізувати значно ширший перелік функцій, ніж у СТР, тому в СТР передбачаються певні резерви і можливості для такого розширення;
- по науково-технічному рівню, прогресивності та перспективності використовуваних технічних, функціонально-алгоритмічних, методичних та інших засобів СТР відповідають останнім досягненням теорії і практики і мають реальну можливість промислового використання принаймні протягом декількох років. Наведені основні положення по СТР конкретизують принцип системно-орієнтованої типізації для розробок АСУ ТП, призначених для відповідних образів сформованих класів АСУ.
Напрямок об'єктної орієнтації. При багаторазовому тиражуванні однотипних технологічних установок в тій чи іншій галузі на перше місце висувається принцип об'єктної орієнтації типових розробок АСК ТП. Він встановлює перспективність створення комплектів типової (уніфікованої) документації, необхідної для багаторазового проектування АСУ технологічними об'єктами одного виду. Подібні комплекти типової документації називають уніфікованими технічними проектами (УТП) АСУ ТП.
Уніфікований технічний проект в якості раціональної форми прояву об'єктної орієнтації підвищує продуктивність праці розробників (проектантів) АСУ ТП, відповідаючи таким основним вимогам:
- в ньому наведені рішення як по всіх загальносистемних питаннях проектування АСУ технологічними процесами даного виду, так і по всіх видах забезпечення таких систем (вимога повноти);
- враховуючи наявність індивідуальних особливостей, властивих кожному конкретному виду технологічних об'єктів даного класу, УТП передбачає можливості і містить методичні та інші засоби для його налаштування і прив'язки рішень до конкретної АСУ ТП (вимога настроюваності);
- за ступенем завершеності та якості оформлення УТП застосуємо як вихідний комплект документації для одностадійного, техноробочого проектування АСУ ТП при мінімальній участі (у формі консультацій) автора, наприклад науково-дослідного інституту (вимога завершеності);
- по науково-технічному рівню, прогресивності та перспективності застосовуваних рішень УТП придатні для ефективного використання при проектуванні конкретних АСУ ТП протягом, принаймні, 4-5 років після завершення розробки (вимога перспективності).
Таким чином, уніфіковані технічні проекти АСУ ТП, що відповідають наведеним вимогам, являють собою результати найбільш повної та глибокої типізації розробок таких систем і служать безпосередньою основою для їх тиражування силами проектних організацій.
Створення УТП для АСУ ТП різних галузей промисловості дозволяє дати в руки проектних і монтажно-налагоджувальних організацій повний обсяг документації, необхідної для проведення робочого (або техноробочого) проектування і впровадження тиражованих АСУ ТП при мінімальній (консультаційній) участі розробника, істотно скоротити терміни і вартість проектування конкретних систем, створюваних на базі УТП, а також підвищити якість проектів конкретних систем завдяки застосуванню відпрацьованих рішень, створених кваліфікованими організаціями.
КОРОТКІ ВІДОМОСТІ ПРО ЕОМ, ЗАСТОСОВУВАНИХ В АСУ ТП
В даний час в Радянському Союзі та інших країнах РЕВ найбільше поширення знайшли дві міжнародні системи обчислювальних машин: єдина система електронних обчислювальних машин (ЄС ЕОМ) і система малих електронних машин (СМ ЕОМ). Ці системи по своїй архітектурі, складом периферійного обладнання та елементній базі ставляться до обчислювальних машин третього покоління, яке характеризується наступними загальними рисами:
- застосуванням єдиного формату даних в різних машинах одного сімейства;
- програмною сумісністю різних моделей сімейства від молодшої моделі до старшої;
- єдиним спільним програмним забезпеченням і уніфікованими засобами програмування;
- стандартним способом підключення зовнішніх пристроїв;
- єдиною конструктивно-технологічною базою з застосуванням інтегральних мікросхем і багатошарового друкованого монтажу.
Єдиний формат даних означає застосування відповідних стандартів на дані, підготовлювані для обробки на ЕОМ, і уніфікацію характеристик носіїв інформації.
Програмна сумісність забезпечує можливість виконання одних і тих самих програм на ЕОМ різних моделей з отриманням ідентичних результатів. Більшою частиною програми, написані для «молодших», менш продуктивних моделей ЕОМ, можуть без перепрограмування виконуватися на «старших» моделях.
Єдине загальне програмне забезпечення являє собою сукупність програмних засобів, необхідних для ефективного функціонування всіх моделей даного сімейства ЕОМ і полегшують користувачеві постановку і вирішення завдань. До складу єдиного програмного забезпечення входять програми, які координують роботу пристроїв в ЕОМ, транслятори з алгоритмічних мов, стандартні програми обчислення функцій, що часто зустрічаються, тести для перевірки справності пристроїв ЕОМ.
Стандартний спосіб підключення зовнішніх пристроїв до моделей ЕОМ реалізується шляхом застосування уніфікованого інтерфейсу, тобто засобів стандартного з'єднання пристроїв, що відрізняється єдністю фізичного сполучення і правил зв'язку, обміну і завершення передачі.
Єдина конструктивно-технологічна база різних ЕОМ одного сімейства досягається стандартизацією типів елементів, розмірів плат, блоків і стійок. При цьому основною номенклатурною одиницею технічних засобів є типовий елемент заміни або агрегатний модуль, тобто конструктивно закінчений виріб, який має уніфіковані зовнішні зв'язки, виконує якісь функції по обробці або зберіганню інформації, комутації передач і перетворенню фізичних сигналів.
Міжнародні системи ЄС ЕОМ і СМ ЕОМ в сукупності, доповнюючи один одного, є технічної базою автоматизації управління і обробки інформації в усіх сферах народного господарства соціалістичних країн, у тому числі в АСУ.
Машини ЄС ЕОМ знаходять широке застосування в АСУ великими виробництвами, підприємствами, об'єднаннями, галузями. На базі ЄС ЕОМ створюються також одно-і багатомашинні обчислювальні системи, призначені для рішення різноманітних науково-технічних завдань, і вимірювально-інформаційні системи для збору і обробки великої кількості даних.
Машини СМ ЕОМ використовуються в АСУ ТП, в автоматизації наукових досліджень та системах автоматизації проектування; СМ ЕОМ є розвитком агрегатної системи засобів обчислювальної техніки (АСВТ) для побудови УВК.
Керуючі обчислювальні комплекси АСВТ спочатку будувалися на дискретних напівпровідникових елементах (АСВТ-Д).
Рис. П.1 Загальна структура моделей ЄС ЕОМ
Подальший розвиток і вдосконалення АСВТ-Д привели до створення на мікроелектронній основі серії нових машин АСВТ-М, яка набула широкого поширення в різних АСУ.
Єдина система електронних обчислювальних машин. Розробка ЄС ЕОМ здійснювалася науково-дослідними інститутами країн - членів РЕВ. Сімейство ЄС ЕОМ включає в себе кілька моделей, що випускаються великими серіями. Для досягнення необхідних характеристик основних моделей і пристроїв, що розробляються в різних країнах, встановлена єдина система стандартів ЄС ЕОМ.
Кожна з моделей ЄС ЕОМ має мінімальний склад обладнання, який користувач може розширювати шляхом доукомплектування для збільшення ємності пам'яті, загальної потужності або, інших характеристик зовнішніх пристроїв. Основні технічні дані деяких моделей ЄС ЕОМ наведені в табл. П.1.
Таблиця П.1
| Показник | Тип ЕОМ, країна-виробник | ||
| ЄС-1022, СССР | ЄС-1030, СССР, ПНР | ЄС-1033, СССР | |
| Продуктивність тис. операцій/с Ємність ОЗП, Кбайт | 80-90 128-512 | 128-512 | 256-512 |
Продовження табл. П.1
| Показник | Тип ЕОМ, країна-виробник | ||
| ЄС-1040, ГДР | ЄС-1050, СССР | ЄС-1065, СССР | |
| Продуктивність тис. операцій/с Ємність ОЗП, Кбайт | 256-1024 | 256-1024 | До 16324 |
Узагальнена структурна схема ВК моделей ЄС ЕОМ представлена на рис. П.1. Обробка даних проводиться процесором. Паралельна робота процесора і периферійних пристроїв (ПП) організовується за допомогою спеціалізованих каналів введення-виведення інформації. Периферійні пристрої зв'язуються з каналами через пристрої керування (УУПУ). Мультиплексні канали (МК) можуть одночасно обслуговувати декілька десятків порівняно повільно діючих периферійних пристроїв. Селекторні канали (СК) пов'язують процесор і ОЗУ з периферійними пристроями, що працюють з високою швидкістю передачі інформації, і можуть обслуговувати лише невелике число таких пристроїв.
Єдина конструктивно-технологічна база, модульний принцип побудови та уніфікований набір типових елементів заміни (ТЕЗ) полегшують ремонт і експлуатацію машин системи. Все більший розвиток знаходять так звані абонентські пункти для роботи з машинами ЄС ЕОМ, що забезпечують дистанційну обробку інформації на значній відстані, а також різні екранні пульти (дисплеї), які здійснюють швидкий і наочний ввід-вивід як алфавітно-цифрової, так і графічної інформації.
Зовнішній вигляд машини ЄС-1022 представлений на рис. П.2.
Міжнародна система малих ЕОМ. Обчислювальні комплекси СМ ЕОМ, як і комплекси ЄС ЕОМ, є результатом спільної розробки країн - членів РЕВ. Перша черга СМ ЕОМ включає в себе ряд базових комплексів різної продуктивності: СМ-1-СМ-4, мають у своєму складі широкий набір пристроїв введення-виведення, зовнішньої пам'яті, відображення, зв'язку з об'єктом, дистанційного зв'язку, внутрішньопроцесорного і міжпроцесорного зв'язку. В АСУ ТП найбільшого поширення набули обчислювальні комплекси СМ-1 і СМ-2.
Рис. П.2 Зовнішній вигляд машини ЄС-1022
Рис. П.3. Структурная схема УВК СМ-1
Комплекси СМ-1 і СМ-2 компонуються за специфікацією замовника на базі процесорів СМ-1П і СМ-2П з агрегатних модулів СМ ЕОМ з використанням при необхідності периферійних пристроїв М-6000/7000 АСВТ-М і володіють повною програмною сумісністю з М-7000 і односторонньою сумісністю з М-6000, а також повною сумісністю з цими системами по інтерфейсу вводу-виводу.
На базі СМ-1 і СМ-2 можна компонувати локальні та територіально-розосереджені багатомашинні комплекси. Передача інформації в таких комплексах, а також між комплексами і терміналами може здійснюватися по телефонних, телеграфних і спеціальних лініях зв'язку.
Структурна схема СМ-1 наведена на рис. П-3. Процесор СМ-1П працює за принципом мікропрограмного управління і виконує також функції каналу прямого доступу в пам'ять (КПДП). Конструктивно процесор СМ-1П виконаний у вигляді автономного комплектного блоку, в якому розміщуються:
- власне процесор, включаючи мікропрограмну пам'ять, канал прямого доступу й інженерну панель;
- до чотирьох блоків ОЗУ загальною ємністю 32 Кбайт;
- блок управління оперативною пам'яттю (БУ), який забезпечує підключення пристрою оперативної пам'яті (УОП), призначеного для додаткового збільшення ємності ОЗУ (до 32 Кбайт);
- до 10 інтерфейсних блоків периферійних пристроїв, що виходять на поєднання 2 К.
Додаткові блоки ОЗУ мають загальну місткість 32 Кслов з 18-двійковими розрядами.
Узгоджувачі вводу-виводу (СВВ) призначені для збільшення числа підключаючих до процесора периферійних пристроїв. До процесора можна підключати до трьох СВВ. У кожному СВВ є 16 виходів на інтерфейс 2 К.
Структурна схема ядра обчислювального комплексу СМ-2 наведена на рис. П.4.
Процесор СМ-2П працює за принципом мікропрограмного управління. До процесору підключений восьмиканальний комутатор КМР-8, за допомогою якого здійснюється зв'язок процесора з УОП і СВВ. До процесору через восьмиканальний комутатор може бути підключено до чотирьох УОП і трьох СВВ. Конструктивно процесор СМ-2П виконаний у вигляді автономного комплектного блоку, в якому розміщуються власне процесор, мікропрограмна пам'ять, інженерна панель и восьмиканальний комутатор.
Пристрій оперативної пам'яті має місткість 64 Кбайт. За допомогою чотирьохканального комутатора КМР-4 здійснюється зв'язок УОП з процесором СМ-2П і КПДП. Один пристрій УЗП через КМР-4 може бути підключений до двох процесорів і двох КПДП.
Узгоджувач введення-виведення призначений для підключення до процесора СМ-2П периферійних пристроїв (до 16 виходів на інтерфейс 2 К). За допомогою чотирьохканального комутатора узгоджувач підключається до процесора і каналу прямого доступу. Один СВВ через чотириканальний комутатор може бути підключений до двох процесорів і двох каналів прямого доступу.
Канал прямого доступу до пам'яті призначений для швидкого обміну інформацією між УОП та ПУ. Каналу доступні до 48 периферійних пристроїв, що підключаються через узгоджувач введення-виведення, або два периферійних пристрої, що підключаються безпосередньо до каналу прямого доступу через інтерфейс 2 К. За допомогою восьмиканального комутатора здійснюється зв'язок КПДП з модулями УОП і СВВ.
Комутатори восьми-канальний КМР-8 та чотириканальний КМР-4 призначені для забезпечення внутрісистемних зв'язків між пристроями обчислювального комплексу СМ-2. В УВК за допомогою комутаторів реалізується повна матрична комутація (радіальні зв'язку) кожного процесора і КПДП з кожним УОП і СВВ.
За технічними параметрами і структурним можливостям комплекси СМ-1 і РМ-2 повністю замінюють відповідно комплекси М-6000 і М-7000. Їх порівняльні дані наведено в табл. П.2.
Агрегатна система засобів обчислювальної техніки представляє собою набір агрегатних пристроїв з уніфікованими зовнішніми зв'язками, з яких можна компонувати різні УВК із заданими параметрами, починаючи від найпростіших систем збору інформації до складних багатопроцесорних систем управління.
До складу АСВТ-М входять машини централізованого контролю М-40, М-60, УВК М-6000, М-7000, М-400, М-4030, велике число системних периферійних пристроїв, УСО, засобів відображення цифрової та графічної інформації.
Таблиця П.2
| Показник | Тип УВК | |||
| М-6000 | СМ-1 | М-7000 | СМ-2 | |
| Об’єм оперативної пам’яті, кБ | 8-64 | 8-64 | 32-256 | 32-256 |
| Об’єм мікропрограмної керуючої пам’яті, кБ | - | |||
| Час виконання основних операцій, мкс: | ||||
| складання з фіксованою комою | 2,5 | 2,5 | 2,2 | |
| множення з фіксованою комою | 36,6 | |||
| складання з плаваючою комою | - | 18-40 | ||
| множення з плаваючою комою | - | |||
| Цикл звернення до ОЗУ, мкс | 2,5 | 1,3 | 1,2 | 1,0 |
| Продуктивність при рішенні задач оперативного управління, тис. команд/с | Близько 100 | Близько 150 |
Технічні засоби АСВТ-М дають можливість створювати УВК для АСУ різної складності: від централізованих систем контролю окремих агрегатів і установок до складних АСУ великими підприємствами.
Дата добавления: 2015-07-18; просмотров: 281 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Характеристика основних техніко-економічних | | | А) Комплекс централізованого контролю М-60 |