ЖУРНАЛ «СТА» №3/2007

Набор устройств нормализации и коммутации Набор устройств нормализации и коммутации сигналов, преобразования интерфейсов представляет собой «кон- структор» для сборки различных кон- фигураций. Он включает в свой состав: ● монтажные коробки (4 штуки, мон- тируются в шкафу) для реализации различных конфигураций входных и выходных цепей; ● внешние релейные платы, платы ввода, коммутационные платы, бло- ки питания 24 В, преобразователи интерфейсов RS232/422/485/Ethernet, внешние модули вводавывода и дру- гие устройства подобного типа. Данный набор формируется в зависи- мости от решаемых комплексом задач. П РОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ Операционные системы Ещё совсем недавно в операционных системах общего назначения парал- лельно сосуществовали две линии: Windows 95/98/ME и Windows NT/XP – при этом то одна, то другая из них в оче- редных версиях обгоняли друг друга. Однако в настоящее время доминирует линия Windows XP компании Microsoft, и пока не видно ей соперника. Стара- тельно «раскручиваемая» система Linux так и не может составить серьёзную конкуренцию, хотя в отдельных облас- тях используется весьма успешно. Однако ограничиться одной систе- мой Windows XP на вычислительных модулях оказалось невозможным. Для ряда разрабатываемых систем (особен- но малогабаритных) целесообразным решением оказывается старая добрая система MSDOS. Кроме того, система Windows XP не допускает прямого вво- давывода в порты (что бывает необхо- димо при работе со встраиваемыми сис- темами). Поэтому приходится иметь на вычислительных модулях комплекса целый набор операционных систем. Реализация реального времени Операционные системы реального времени (ОС РВ) призваны обеспечить правильное функционирование тех систем управления, для которых суще- ственным моментом является своевре- менная выдача управляющих воздейст- вий. При этом важно заметить, что ис- ходные требования ко времени реакции системы определяются или техниче- ским заданием на систему, или самой логикой её функционирования. С дру- гой стороны, время реакции системы определяется не только свойствами ОС РВ, но и просто быстродействием при- меняемых вычислительных средств. Го- воря другими словами, просто наращи- вая вычислительную мощность, в неко- торых случаях можно обеспечить при- емлемое время реакции даже на стан- дартных операционных системах. Если же вычислительная мощность явно не соответствует сути процесса (слишком мала), то применение даже самых изощрённых ОС РВ не в состоянии ис- править положение. Очень существенные аргументы в пользу операционных систем реально- го времени появляются в том случае, когда вычислительная система должна одновременно выполнять несколько разноплановых работ. Как правило, среди них можно выделить группы не очень важных, но длительных (фоно- вых) работ и группы важных, но не очень длительных работ («работ перед- него плана»). Именно это и характерно для встраиваемых систем управления. Несмотря на наличие большого на- бора широко известных ОС РВ (OS9/ Hawk, VxWorks/Tornado, QNX и др.), часто разработчики пытаются свести свою систему реального времени к наи- более простым конфигурациям. При- чина в том, что сложные динамические системы весьма трудно анализировать и отлаживать, поэтому часто вычисли- тельной эффективностью жертвуют во имя простоты. Лучше заплатить за бо- лее мощный процессор, чем иметь в бу- дущем проблемы изза непредсказуе- мого поведения системы. Более того, целый ряд особо ответственных систем можно реализовать вообще без ОС РВ за счёт применения разновидностей циклического алгоритма. Однако для небольших встраивае- мых систем, когда без реального време- ни не обойтись, хорошим решением является использование расширений (доработки) обычной операционной системы для работы в режиме реально- го времени. В комплексе используется расширение системы MSDOS – так называемое ядро реального времени RTKernel фирмы On Time. Это расши- рение представляет собой мощную мультизадачную среду реального вре- мени, предназначенную для разработ- ки программного обеспечения управ- ления технологическими и вычисли- тельными процессами. Разработанные программы могут выполняться в среде MSDOS персональных ЭВМ или IBM PC совместимых контроллеров с от- крытой архитектурой. RTKernel является набором библио- тек, которые могут быть скомпилиро- ваны с прикладной программой. Су- ществует два равнозначных варианта: один с ориентацией на язык C, другой с ориентацией на Pascal. В состав RTKernel входят многочисленные функции и процедуры управления за- дачами, семафорами и прерываниями, а также средства обмена данными меж- ду задачами. Возможно использование трёх алгоритмов планирования задач: кооперативное, приоритетное с вытес- нением и разделение времени. Запуск на исполнение задач RTKernel производится из единственной про- граммы, которая содержит ядро, необ- ходимые драйверы и все задачи. Полу- ченная программа может выполняться в любой вычислительной системе, содер- жащей MSDOS. Хотя программа, в ко- торой используется RTKernel, и облада- ет свойствами, характерными для муль- тизадачных систем реального времени, она попрежнему остаётся обычным приложением MSDOS. Прикладные пакеты Как уже говорилось, вычислитель- ные модули В1 и В2 должны обеспечи- вать решение уравнений различного вида и типа, визуальное отображение результатов моделирования (таблиц, графиков, двух и трёхмерных изобра- жений), вводвывод физических сиг- налов различных типов и уровней. Ре- шение систем уравнений вполне может производиться любым пакетом визу- ального программирования (Delphi, C Builder, VBA). В принципе с помощью данных пакетов можно выполнить и отображение динамических двухмер- ных объектов, но это не очень удобно по следующим причинам: ● хотя возможность создания вектор- ных изображений существует, но это создание производится не в режиме визуального проектирования, а с ис- пользованием координатного метода; ● анимация объектов в процессе рабо- ты производится весьма упрощённы- ми способами, в результате чего пе- рекрывающиеся объекты при пере- рисовке заметно мигают. Несмотря на эти недостатки, стан- дартные пакеты довольно часто ис- пользуются в задачах моделирования систем автоматизации, особенно в не- больших задачах. РАЗ РА БО Т КИ / КОН Т Р ОЛ Ь НО - И ЗМЕ Р И Т Е Л Ь НЫ Е СИС Т ЕМЫ 61 СТА 3/2007 www.cta.ru