книги / Принципы построения аппаратурно-программного обеспечения рабочего места оператора интеллектуального здания

щиеся в здании, могут рассматриваться как части процесса жизнедеятельности. Например, человек может забыть выключить свет, эта ситуация должна быть отслежена АСДУ и соответствующим образом решена.

1.1.3. Состав технических средств АСДУ

На данном этапе необходимо выполнить классификацию технических средств АСДУ по функциональному назначению. Но перед этим введем некоторые условные обозначения, которые в дальнейшем будут применяться в схемах.

Прямоугольники с двойными рамками будут обозначать совмещение многих прямоугольников одного вида, а «двойные» стрелки обозначают множество связей. Примеры, поясняющие такие обозначения, показаны на рис. 2. Также используется обозначение в виде двух параллельных линий, с которыми могут стыковаться стрелки, и в итоге это позволяет более компактно обозначить соединение каждого с каждым

(см. рис. 2, е, 2, ж).

При этом понятно, что расшифровка этих обозначений может быть неоднозначной, как, например, в случае рис. 2, г, 2, д. Однако такая неоднозначность либо является несущественной на принятом уровне обобщений, либо устраняется с помощью информации об особенностях соответствующих компонентов конкретной схемы.

Теперь обратимся к классификации технических средств АСДУ по функциональному назначению. Эта классификация тесно связана с дальнейшей детализацией схемы, представленной на рис. 1. Эта детализация выполняется путем некоторого прояснения внутреннего содержимого прямоугольника АСДУ, приведенного на указанном рисунке. В итоге получается обобщеннаясвернутаясхемаАСДУ, представленнаянарис. 3.

На рис. 3 используются следующие обозначения:

–УВМ– управляющая вычислительная машина (например, промышленныйкомпьютерилипрограммируемыйлогическийконтроллер);

–УСО – устройство связи с объектом;

–УВО – устройство взаимодействия с оператором;

–УВК – управляющий вычислительный комплекс;

–Д – датчик;

–ИУ – исполнительное устройство;

–О – оператор (диспетчер).

11

Следует отметить, что данная схема представляет наиболее общий случай реализации АСДУ. В конкретных АСДУ те или иные компоненты данной схемы могут отсутствовать.

Таким образом, на данном этапе уже только из этой обобщенной свернутой схемы можно понять основное назначение классов технических средств.

Основные вычислительные функции АСДУ сосредоточиваются в УВМ. Для непосредственного взаимодействия с целевым процессом используются датчики и ИУ. Для связи УВМ с датчиками и ИУ применяются УСО. Для связи УВМ с оператором применяются УВО.

Предполагается, что УВК в своей основе имеет одну УВМ и может иметь несколько УСО и УВО (рис. 4).

Рис. 4. Обобщенная схема одного УВК

Бывает, что реализуют дублирование технических средств, в том числе и УВМ, для повышения надежности. В этих случаях УВК может содержать несколько физических УВМ, но при этом их можно считать одной логической УВМ, так как несколько физических УВМ используются для дублирования и выполняют одни и те же функции. Кроме того, одной логической УВМ можно считать несколько УВМ, объединенных в единую систему для совместного решения сложных задач путем их распараллеливания или распределения (подобно тому, как это делается в многопроцессорной УВМ).

Естественно, что на рис. 4 представлена обобщенная схема УВК,

и в специальных случаях (когда нет взаимодействия с процессом или

соператором) в составе УВК могут отсутствовать УСО или УВО, или даже УВК может состоят только из одного УВМ (рис. 5).

14

PNRPU

Рис. 8. АСДУ централизованной архитектуры (подробный вариант)

Содержимое УВК показано на рис. 4, поэтому в дальнейшем при отображении схемтиповых архитектур содержимое УВКможет не раскрываться, чтобы упростить получаемую схему. В частности, тогда централизованнуюархитектуруАСДУможнопредставить, какэтосделанонарис. 9.

Рис. 9. АСДУ централизованной архитектуры

Централизованная архитектура может быть и значительно распределенной в пространстве. Это достигается за счет распределения в пространстве множества УСО. Каждое УСО можно расположить близко

17

к месту подключения соответствующих датчиков и ИУ. Тогда получается, что УВК также распределяется в пространстве за счет УСО, но архитектура при этом остается централизованной из-за наличия единственной УВМ в составе УВК (рис. 10).

Рис. 10. АСДУ централизованной архитектуры (УСО могут значительно распределяться в пространстве, оставаясь в рамках одного УВК)

Преимущества централизованной архитектуры:

–простота взаимодействия компонентов АСДУ, так имеется только одна УВМ, и поэтому отсутствует проблема разделения ресурсов между вычислительными устройствами;

–удобство контроля над системой, так как имеется единый центр управления на основе единственной УВМ.

Недостатки централизованной архитектуры:

–может возникать нехватка вычислительных мощностей для реализации сложныхзадач автоматизации из-за наличия толькоодной УВМ;

–сложность автоматизации процессов, распределенных на большой площади, так как для единственной УВМ надо создавать каналы связи с датчиками и ИУ, удаленными на большие расстояния;

–для повышения надежности системы надо принимать специальные меры для обеспечения стабильной работы единственной УВМ.

Указанные недостатки, конечно, можно попытаться преодолеть:

–установкой мощной УВМ или распараллеливанием вычислительных процессов на нескольких физических УВМ, работающих как единая логическая УВМ;

18

–использованием УСО распределенного типа, которые, например, подключаются по шинной топологии и размещаются на больших расстояниях от УВМ, тем самым получается УВК, распределенный на большой площади(см. рис. 10);

–реализацией дублирования (резервирования) УВМ для повышения общей надежности системы.

Но в целом централизованная архитектура, в первую очередь, удобна для реализации АСДУ, когда задачи автоматизации не очень сложны

ицелевой процесс не сильно распределен в пространстве.

Какпонятноизрис. 8, 9, 10, сучетомналичияодногоУВКполучается, что рабочее место оператора совмещается с управляющим компьютером, то есть единственная УВМ в составе данной АСДУ должна обеспечивать не только взаимодействие с процессом, но и с человеком-оператором (в общем случае с несколькими операторами). Это накладывает дополнительные сложности на процесс разработки рабочего места оператора. В частности, это касается организации вычислительных процессов в рамках одной операционной системы, так как, с одной стороны, требуется обеспечивать жесткое реальное время для взаимодействия с процессом, но при этом с другой– также обеспечивать взаимодействие с человеком, возможные действия которогоявляютсявбольшойстепенинедетерминированными.

1.2.2.2. Децентрализованная архитектура

АСДУ, реализованная на основе децентрализованной архитектуры, состоит из нескольких УВК, каждый из которых взаимодействует с процессом с помощью датчиков и ИУ, при этом УВК как будто «распределяются» по процессу, то есть происходит децентрализация (рис. 11).

Здесь надо отметить, что более полное название данной архитектуры – децентрализованная одноуровневая архитектура. Но для краткости слово «одноуровневая» часто пропускается.

Важно уточнить, что децентрализованная архитектура и «распределение» УВК по процессу совсем необязательно связаны со значительным пространственным распределением.

Рассмотрим следующий простейший пример. Имеется АСДУ децентрализованной архитектуры, обеспечивающая регулирование основных показателей окружающей среды в помещении (в комнате). При этом одно компактное устройство (УВК) занимается регулированием температуры в нескольких точках. Другое устройство (другой УВК) за-

19

нимается регулированием влажности. Третье устройство (тоже отдельный УВК) занимается регулированием освещенности. Могут быть и другие подобные устройства (УВК). Каждое из этих устройств обладает собственными средствами ввода измерительной информации и вывода управляющих параметров, что позволяет человеку (оператору), находящемуся в комнате, регулировать основные параметры окружающей среды в данной комнате. Получается, что указанные УВК между собой непосредственно никак не связаны, но целостность АСДУ достигается за счет единого процесса (процесса изменения микроклимата в комнате), а также того, что информация от этих УВК поступает к одному оператору, который уже может принимать какие-то решения на основе поступившей информации.

Рис. 11. АСДУ децентрализованной архитектуры (обобщенный случай)

Здесь надо отметить, что на рис. 11 показан наиболее общий способ соединения УВК и операторов. Смысл соответствующего обозначения был раскрыт ранее (см. рис. 2, е, 2, ж), и он означает возможность взаимодействия каждого с каждым. Поэтому для данного примера приведем рис. 12, который показывает частный случай АСДУ децентрализованной архитектуры. В этом случае УВК объединяются посредством одного оператора, но сами УВК при этом не связаны непосредственно друг с другом.

20