книги / Микропроцессорная система релейной защиты энергоблоков

показатели подсистемы УСО. Применение одноплатных и однокри­ стальных микроЭВМ существенно расширит возможности структур­ ного обеспечения надежности, в частности отказоустойчивости. Весьма сложная задача — улучшение массогабаритных показате­ лей подсистемы УСО. Как показали расчеты, бестрансформаторные схемы во входном блоке дают возможность уменьшить его массу на 40%.

4. АЛГОРИТМЫ И ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ЭНЕРГОБЛОКОВ

4.1.Качество программных средств

Впроцессе создания ПС МПРЗ и на всех этапах жизненного цикла системы необходимо обеспечить высокое качество программ. Оценке качества ПС универсальных и управляющих ЭВМ уделя­ ется много внимания, поскольку от него зависят функциональные свойства управляющей системы [90, 55]. Очень сложной остается проблема количественной оценки свойств ПС, хотя и здесь есть успе­ хи [91, 92].

Всвязи с отсутствием общепринятой классификации свойств

ПС разработана структура качества конструкции ПС (рис. 4.1). Свойства, включенные в эту структуру, могут использоваться в ка­ честве критериальных. При разработке ПС можно выделить 7 этапов [93].

1. Общее проектирование системы управления и алгоритмов, включающее распределение задач системы, выбор методов управле­ ния, типа микроЭВМ, методов организации вычислений и структуры комплекса управляющих программ, формирование общего и част­ ного алгоритмов, организацию памяти. Выбор типа микроЭВМ и метода диспетчеризации в значительной степени определяется тре­ бованиями к временным характеристикам работы алгоритмов и к производительности системы. Для этой цели необходимо провести анализ вариантов структур системы, а также вариантов структу­ рирования комплекса программ и организации вычислительного процесса.

2. Формирование программной реализации общего алгоритма, т. е. распределение ресурсов микроЭВМ (времени, памяти, ОЗУ, ПЗУ, ППЗУ, регистров) между группами программ, реализующими функциональные алгоритмы. Определяется общая структура ПС, выделяются приоритетные группы для диспетчеризации и стандарт­

по информации и управлению микроЭВМ. На данном этапе подго­ тавливаются технологические средства, выбирается универсальная ЭВМ с развитой системой устройств и современной ОС.

3. Разработка программ на языках различного уровня, транс­ ляция, контроль и загрузка ПС МПРЗ.

4. Отладка программ с помощью тестов, получение статисти­ ческих и временных характеристик программ, проверка связей программных модулей (ПМ) по управлению и информации.

5. Подготовка машинных носителей для ввода программ в МПРЗ и документирование ПС.

6—7. Комплексная отладка ПС МПРЗ на цифровых имитацион­ ных, аналоговых, физических моделях объекта управления и натур­ ные испытания на реальном объекте.

На всех этапах необходимо контролировать основные показа­ тели качества ПС и целенаправленно управлять ими. При этом следует иметь в виду следующее: всякое сужение класса алгорит­ мов, на выполнение которых ориентируется ЭВМ, позволяет исклю­ чить из универсальной системы команд те из них, которые являют­ ся нетипичными для этого класса алгоритмов. С другой стороны возникает потребность использования дополнительных команд для выполнения операций, присущих этому классу алгоритмов. Особен­ ности алгоритмов РЗ, анализ разработанных ПС показывают, что необходимо частично изменить систему команд микроЭВМ «Элект­ роника-60» с целью введения сложных команд.

Любое расширение состава команд происходит за счет исполь­ зования дополнительных аппаратных средств. Поэтому, с точки зре­ ния стоимости и надежности, следует использовать минимальную систему команд. Вместе с тем ее расширение сокращает объем программ и время их выполнения. Реализация операций аппарат­ ным путем увеличивает затраты АпС, но позволяет обеспечить мак­ симальное быстродействие. Использование программных средств требует небольших затрат АпС, но значительных затрат времени на выполнение программ. В связи с этим наиболее характерные, часто используемые операции целесообразно реализовать в системе аппаратно. Экономию АпС, гибкость системы команд, ее расшире­ ние обеспечивает микропрограммное управление. Вместе с тем оно ограничивает быстродействие и уменьшает производительность ЭВМ с микропрограммным управлением.

Для определения наиболее важных свойств, разработанных ПС МПРЗ, были проведены их анализ и оценка (табл. 4.1).

Как показывают частотные характеристики системы команд ЗМ (рис. 4.2), наибольшую долю составляют команды пересылок данных (ПЕР) и команды передачи управления и ветвления (ПУВ), значительная часть приходится на команды арифметические одно­ адресные (API) и двухадресные (АР2). Существенно меньшую

4.2. Структура программных средств

ПС МПРЗ делятся на внутреннее и внешнее программное обес­ печение (ПО) (рис. 4.3). Первое представляет собой совокупность ПС, которые используются для выполнения основных и вспомога­ тельных функций в процессе функционирования. К ним относятся программы диагностики, блока, реализующие функции защиты объ­ екта от всех видов ненормальных и аварийных режимов, и про­ граммы, обеспечивающие функционирование всей системы. ПС ди­ агностики объекта состоит из ПС функций защиты и ПС анализа функционирования МПРЗ. Система программ обеспечения функцио­ нирования МПРЗ включает ОС, а также ПС технического обслу­ живания МПРЗ. ОС предназначена для организации совместной работы ЗМ, управления обменом информацией между внешними устройствами и основной памятью микроЭВМ, координации рабо­ ты программ и распределения ресурсов машинного времени между ними. ОС содержит: управляющую программу-диспетчер, опреде­ ляющую очередность запуска остальных программ внутреннего ПО; программу ввода-вывода (супервизор), организующую обмен ин­ формацией между внешними устройствами и микроЭВМ системы; программы связи, обеспечивающие взаимодействие обслуживаю­ щего персонала и МПРЗ в процессе эксплуатации и технического обслуживания.

Внешнее ПО — это совокупность программ, которые не исполь­ зуются на этапе нормальной эксплуатации системы, и, таким обра­ зом, не являются его внутренней составной частью. Однако их при­ менение на этапе составления, отладки, испытания и сдачи в экс­ плуатацию программ внутреннего программного обеспечения су­ щественно сокращает длительность этих этапов. Внешнее ПО со­ стоит из ПС автоматизации программирования, ПС технического обслуживания МПРЗ. Стандартное ПО используемых микроЭВМ является составной частью ПС системы и входит в соответствую­ щие функциональные подсистемы. Стандартное ПО УВМ представ­ ляет собой совокупность управляющих программ, программных средств автоматизации программирования и программ проверки работоспособности УВМ. В состав управляющих программ входят:

1. Начальный загрузчик, который определяет объем ОЗУ, уста­ новку исходного числа, разрядность регистров данных и их очист­ ку, первоначальное распределение ОЗУ, первоначальное селектирование операторов ввода-вывода, с установкой формата вводавывода информации, вид работы УВМ.

2. Диспетчер, который организует: работу в режиме «счет», в режиме «ввод программы», управление при возникновении оши­ бочных ситуаций; управление работой ПУ по прерываниям; индика­ цию результатов счета.