Системное формирование циклических технологических процессов, страница 3

G1 = 6...30 мин. (фазы ЦТП);

G2 = 1...3 мин. (интервалы опроса датчиков);

G3 менее или = 30 с. (действия в фазе "Загрузка" и аварийных ситуациях).

Состав функций в каждом временном горизонте определяется путем анализа неформального описания постановки задачи. Ввиду простоты состава функций их легко разложить сразу на операции.

Рассмотрим для примера первый временной горизонт в фазе "Процесс". На этом горизонте должны выполняться следующие функции:

-  квитирование оператором команды управления; ввод команды останова процесса (операция ОПЕРАТОР);

-  очищение массива для накопления значений сигналов в начале фазы "Процесс" (операция СБРОС);

-  формирование и распечатка протокола ведения ЦТП (операция ПРОТОКОЛ).

Аналогично детализируются и конкретизируются функции и других горизонтов. Результат декомпозиции на рис.1.1.4. Через Д1,...,Д5 обозначены временные статические события, фиксирующие периоды, в которые система находится в требуемых интервалах времени.

Цель операции "Подготовка ИД о ФС" состоит в изложении результатов декомпозиции постановки задач автоматизации на языке описания функций. В основе языка лежит модель функции, показанная на рис.1.1.3.

Функция характеризуется атрибутами:

-  именем;

-  комментарием (выполняемыми действиями, условиями выполнения, требованиями к реализации);

-  перечнем порождаемых (выходных) и учитываемых (входных) статических событий;

-  перечнем порождаемых (выходных) и учитываемых (входных) динамических событий;

-  входными и выходными данными (пункты 3-5 необязательны).

Рис.1.1.4  Результат функциональной декомпозиции

Наличие порождаемого динамического события говорит о том, что требуется ожидание завершения выполнения функции.

В качестве данных используются только элементы БД, адресуемые по именам (ключам). На уровне описания функций данные и события имеют глобальный характер, т.е. считаются общими для всех функций.

Через данные задаются информационные, через статические события - параметрические, а через динамические – управляющие связи функции. Первые задают то, что необходимо обрабатывать, вторые - как обрабатывать, третьи - порядок обработки.

Совокупность функций и отношений между ними называется функциональной структурой СА. Функциональная структура описывается на нескольких уровнях абстракции.

На уровне структуры принятия решений понятию функции соответствует подсистема, на уровне подсистемы - функциональная задача, а на уровне задач - операции над сигналами. Каждое последующее описание служит детализацией предыдущего. Это дает возможность контролировать и документировать результаты каждого этапа декомпозиции отдельно.

Для подготовки ИД предусмотрены спецификации (опросные листы) следующих видов:

спецификация временных интервалов;

спецификация событий;

спецификация глобальных массивов данных (структура глобальных данных);

спецификация операций (функций).

В графическом виде изображается полная функциональная структура АСУ ЦТП, в которой учтены все управляющие, параметрические и информационные связи функций. При разработке она может быть также описана на символьном специализированном языке описания функций.

В функциональной структуре каждая функция фигурирует лишь один раз и для нее указываются все возможные входные и выходные массивы, т.е. функциональная структура статична. Для отражения динамики данных строится схема информационных потоков, где одна и та же функция может встречаться несколько раз с различными входными и выходными массивами.

Для построения этой схемы используется метод информационной декомпозиции, в основе которого лежит представление процесса реализации функции АСУ ЦТП как пошагового преобразования массивов данных.

Заключительными этапами являются статический анализ ФС (диагностическая модель) и изготовление документации.

Проектирование процессов

Рассмотрим содержание проектной процедуры "Проектирование процессов". Цель этой проектной процедуры состоит в получении корректного формального описания структуры процессов, которая задает (в общем случае в неявной форме) общий алгоритм функционирования АСУ ЦТП [12].

Структура процессов не накладывает ограничений на выбор аппаратуры управления, поскольку она не определяет физических средств реализации процессов. Состав операции проектной процедуры включает подготовку ИД о структуре процессов

Структура процессов задает порядок выполнения функций во времени и является результатом конкретизации и детализации ФС в следующих частях:

-  устанавливается порядок выполнения основных операций в зависимости от реального времени и хода ЦТП (состояния ТОУ), а также от команд оператора объекта и аппаратуры;

-  определяется порядок выполнения дополнительных операций, повышающих помехоустойчивость СА при отклонениях от нормальных режимов объекта управления;

-  устанавливается порядок выполнения операций при отказах аппаратуры (ре - старт подсистем и системы в целом, реконфигурация и т.п.).

Для изложения ИД используется теоретико-автономная структура в варианте, базирующемся на следующих соглашениях [14,16]:

-  АСУ ЦТП представляет собой дискретную систему, которая может находиться в конечном числе позиций;

-  в каждой позиции могут выполняться один или несколько прикладных процессов, реализующих некоторые операции;

-  процесс может включать подпроцессы; причем глубина вложения подпроцессов не ограничивается;

-  процессы могут протекать параллельно;

-  в ходе процесса может фиксироваться неограниченное число статических событий;

-  переход подсистемы из одной позиции в другие осуществляется под влиянием динамических событий;

-  прикладные процессы взаимодействуют между собой через глобальные данные и статические события, передачу которых организует управляющий процесс по правилам протокола прикладного уровня.

Из принятых соглашений видно, что управляющий процесс представляет собой смену позиций под влиянием событий, причем в каждой позиции осуществляется сеанс связи с прикладным процессом.

Понятия прикладной процесс, протокол прикладного уровня лежат в основе структуры прикладного программного обеспечения АСУ ЦТП [42], а логическая структура прикладных уровней архитектуры автоматизированной системы определяется выбранными протоколами и интерфейсами [14].

Следующий этап: подготовка системы исходных данных (СИД) о структуре процессов. Цель операции "Подготовка ИД о структуре процессов" состоит в изложении результатов постановки задачи до уровня общего алгоритма функционирования системы автоматизации в реальном времени. В основе языка описания процессов лежит понятие позиции, отождествляемое с сеансом связи управляющего процесса с прикладным по протоколу прикладного уровня. Позиция характеризуется следующими атрибутами: