Структура управляющей системы и ее вычислитель­ных средств

Известны два основных принципа построения структуры сис­темы управления: объединенный и распределенный.

Объединенный принцип характеризуется тем, что все данные, необходимые для решения задачи, непосредственно поступают в объединенную структуру системы, которая может состоять из вы­числительных машин и устройств преобразования информации, а также средств индикации и управления. Все средства объединен­ной структуры сосредоточены в одном месте. В объединенной структуре вырабатываются решения и выдаются данные и сигна­лы, управляющие процессом, которые передаются на средства управления.

Объединенный принцип построения имеет ряд свойств, кото­рые необходимо иметь в виду при его использовании. Так, объе­диненное использование средств для решения задач в ряде случаев обеспечивает более рациональную их загрузку и способствует уменьшению объемов аппаратуры, что приводит к повышению надежности работы системы и уменьшению требуемой мощности. В системах, построенных на основе объединенного принципа, требуется больше времени на выполнение этапов регулировки и отладки системы. Это связано с тем, что фронт работ в этих систе­мах на последних этапах отладки очень ограничен, так как в каж­дый момент времени может проверяться только одна задача.

Трудно решаются в системах объединенного принципа по­строения вопросы поэтапного наращивания задач и модернизации системы. Практически приходится останавливать работу системы на время их проведения.

Системы объединенного принципа построения обладают зна­чительно меньшей живучестью по сравнению с распределенным принципом построения. Выход из строя объединенной структуры приводит к выходу из строя всей системы.

При применении объединенного принципа сокращаются воз­можности подбора аппаратуры из состава выпускаемой промыш­ленностью серийно вследствие более широких требований к ней.

Особенность распределенного принципа состоит в том, что по­ступающие данные обрабатываются на отдельных вычислитель­ных средствах, распределенных в пространстве всего объекта. Вы­ходные данные этих вычислительных средств могут использовать­ся в других отдельных средствах обработки данных, например, для выработки кодов и сигналов для средств управления процессом или в средствах индикации и др.

Распределенный принцип построения системы имеет ряд осо­бенностей, которые необходимо иметь в виду при его применении. Использование этого принципа построения обеспечивает создание систем, обладающих высокой живучестью, так как выведение из строя одной части не приводит к выходу из строя всей системы. Вопросы отладки и регулировки аппаратуры и программ требуют меньшего времени, чем в системах объединенного принципа по­строения ввиду возможности параллельного ведения работы. Мо­дернизацию системы можно проводить по частям, что дает воз­можность улучшать характеристики системы. Время отладки рас­пределенной системы существенно сокращается, так как можно вести отладку отдельных частей системы параллельно, что сокра­щает время изготовления всей системы по сравнению с централь­ным принципом.

Системы, построенные по распределенному принципу, имеют больший объем аппаратуры по сравнению с системой, построен­ной по центральному принципу. Однако распределенный принцип дает широкие возможности по подбору аппаратуры, выпускаемой серийно промышленностью вследствие относительно низких тре­бований к ее частям.

При построении систем возможно использование двух приве­денных принципов построения в любых сочетаниях для наиболее эффективного удовлетворения поставленных требований.

Рациональность выбора принципа построения системы управ­ления процессом определяется минимизацией себестоимости вы­даваемого продукта, а также затрат на эксплуатацию и жизненный цикл системы.

Существенное влияние на выбор структуры управляющей системы оказывает процесс и его распределение в пространстве. Большое воздействие на выбор принципа построения структуры имеет количество и распределение источников данных, а также исполнительных устройств. Это связано с тем, что они оп­ределяют размеры и характеристики линий передачи данных, ко­торые могут существенно увеличивать стоимость системы и ус­ложнять обеспечение живучести и безопасности.

Одной из главных проблем выбора принципа построения яв­ляется обеспечение требований к быстродействию вычислитель­ных средств и объемам памяти системы управления.

Рассмотрим несколько путей, связанных с обеспечением тре­бований по быстродействию и объему памяти вычислительных средств.

Путь 1. Быстродействие и объем памяти, требуемые для ре­шения поставленной задачи, могут быть обеспечены существую­щими, т.е. освоенными в производстве, вычислительными средст­вами.

Путь 2. Необходимое быстродействие и объемы памяти для решения задачи могут быть получены организацией работы не­скольких вычислительных машин с одинаковыми или с различны­ми характеристиками по быстродействию и объемам памяти, ко­торые имеются на рынке.

Путь 3. Требуемое быстродействие и объемы памяти для ре­шения задачи достигаются сочетанием работы вычислительных машин, имеющихся на рынке, и созданием устройств обработки данных из микропроцессоров, освоенных промышленностью.

Путь 4. Быстродействие и объемы, требуемые для решения задачи, обеспечиваются созданием вычислительной структуры на основе освоенных промышленностью микропроцессоров и запо­минающих устройств.

Возможны и другие способы построения вычислительных средств в системе управления, однако приведенные пути охваты­вают большинство случаев, встречающихся при построении сис­темы управления и обеспечивают минимизацию затрат времени на ее построение.