ЖУРНАЛ СТА №4/2000

п РогРаммное обеспеЧение системы автоведения Программы систем автоведения пред- ставляют собой программы реального времени, имеющие циклический или со- бытийноциклический характер. Это оз- начает, что во всех программах имеется, как минимум, один цикл измеренияуп- равления: опрос датчиков — обработка информации — её анализ — принятие управляющего решения —выдача ко- манды на исполнительные элементы. Этот цикл может быть жестко разбит на более мелкие временные интервалы (такты) для создания временной сетки. Также все программные модули могут быть привязаны только к основному циклу. Обработка внешних событий ти- па изменения сигнала АЛСН может про- исходить либо в заданном месте цикла измеренияуправления, либо асинхрон- но, сразу в момент возникновения собы- тия. В первом случае управляющая про- грамма имеет циклическое построение, во втором — событийноциклическое. Циклические системы проще в про- ектировании и отладке, однако, если требуется мгновенная реакция на собы- тие, то следует отдавать предпочтение событийноциклическим системам. Для электроподвижного состава, как правило, время реакции до 1 секунды на любое возникающее событие не являет- ся критическим, поэтому допустимо строить чисто циклические программы. Программное обеспечение системы автоведения электропоезда (САВПЭ) базируется на том, что все события в системе могут быть обработаны за один цикл измеренияуправления. Это обус- ловлено малым объемом вычислений непосредственно на борту. Поэтому бортовая программа САВПЭ была на- писана без применения специальных программных средств реального вре- мени. Она представляет собой про- грамму под MSDOS, перенесенную на бортовой вычислитель. В то же время программа автоведе- ния для более поздних модификаций систем автоведения пригородных поез- дов (УСАВП и УСАВПЛ), а также сис- тем автоведения пассажирского (УСАВПП) и грузового (УСАВПГ) эле- ктровозов имеет ряд модулей, время работы которых значительно превыша- ет один цикл измеренияуправления и, более того, заранее не определено (рис. 4). К таким задачам относятся расчет оптимальной траектории и предварительный расчет позиций кон- троллера на участках стабилизации скорости. Организация работы про- граммы при наличии ряда задач с раз- личным временем вычислений и раз- личными приоритетами требует специ- альных программных средств. Такие средства предоставляются операционными системами реального времени, которые дают возможность организовать многозадачную среду на системном уровне, построить меха- низм определения и смены приорите- тов, работать в жестком временном цикле, обмениваться сообщениями между различными задачами, иметь механизмы защиты системы от сбоев. Известно, что ни MSDOS, ни Windows любых версий системами ре- ального времени не являются. Поэтому при создании системы автоведения электровоза ЧС7 встал вопрос о подбо- ре операционной системы реального времени (ОС РВ). ОС РВ должна была удовлетворять следующим критериям: ● малое время на перенос программы расчета оптимальной траектории движения, которая имеется в вари- анте библиотеки DLL под Win32; ● небольшое время на освоение собст- венно операционной системы; ● минимальные затраты на покупку операционной системы; ● минимальные затраты на лицензиро- вание каждой копии операционной системы на борту. Из применяемых операционных сис- тем реального времени сегодня наибо- лее популярны QNX, VxWorks/Tornado, OS9, Windows CE. QNX является од- ной из самых распространенных опе- рационных систем реального времени и позволяет строить мощные сетевые системы управления. В то же время эта ОС имеет UNIX подобный интерфейс прикладного программирования, что вызывает определенные проблемы с переносом имеющейся программы оптимального расчета и ее тестирова- нием. Кроме того, требуется значи- тельное время для изучения собствен- но операционной системы. Стоимость базового пакета QNX составляет более десяти тысяч долларов, при этом не- обходимо платить за каждую копию операционной системы на борту каж- дого локомотива. Такие же проблемы возникают и с ис- пользованием Tornado и OS9. Они тре- буют переноса программы оптимиза- ции траектории под новый компилятор, значительных средств на базовый набор операционной системы и платного ли- цензирования каждой копии. Что каса- ется Windows CE, то эксперты не реко- мендуют использовать ее сегодня в ка- честве операционной системы реально- го времени в ответственных примене- ниях ввиду недостаточной надежности 68 СТА 4/2000 РАз РАбоТ кИ / жЕ л Е знодоРожный Т РАнСПоР Т www.cta.ru Блок коммуникации и сопряжения Процессорный системный модуль Клавиатура Дисплей Дискретные сигналы (состояние контроллера, наличие буксования и т.д.) Датчики пути и скорости Речевой информатор Сигналы автоматической локомотивной сигнализации Датчики тока Датчики напяжения контактной сети Управление тормозами Управление тягой поезда Управление тягой поезда Ðèñ. 3. Áëîê-ñõåìà ñèñòåìû àâòîâåäåíèÿ ëîêîìîòèâà Áëîê êîììóòàöèè è ñîïðÿæåíèÿ ñèñòåìû àâòîâåäåíèÿ