Введение к работе
Актуальность темы. ЛОГИЧЄСКОЄ Проектирование ЭЛГОрИТМОВ
управления технологическими процессами осталось той областью деятельности человека, использование средств вычислительной техники в которой до настоящего времени сталкивается с определенными трудностями. При этом трудности.имеют как технический, так и теоретический, а также психологический характер.
Предметом данной диссертационной работы является задача автоматизации разработки алгоритмов управления процессами с дискретными характеристиками, т.е. такими процессами, где функционирование производственного процесса и управление этим процессом можно описать при помощи дискретных величин.
Традиционно до наступления эпохи вычислительной техники на производстве управление такими процессами выполнялось при помощи электрических схем, которые еще называются релейно-контактными (РКС). Разумеется, разработка и наладка этих схем является весьма трудоемким делом, о/чако традиции разработки алгоритмов управления оборудованием на базе этих схем оказались достаточно сильными как в нашей стране, так / г. за рубежом. В результате традиционные ЭВМ и традиционные языки программирования сложно приживаются в сфере управления производственннми процессами. Вместо этого развился класс специализированных микро-ЭВМ, предназначенных для целей управления, которые были названы промышленными контроллерами . Контроллеры программировались в терминах тех же релейно-контактных схем, то есть их работа заключалась в имитации функционирования релейно- контактной схемы. Дальнейшее развитие сємєйсте промышленных контроллеров привело к возникновению модификаций языка РКС, таких как языки булевых выражений и функциональных блоков, однако все эти языки основываются на. одном общем принципе - программы на этих языках выполняются путем сканирования. При этом вся управляющая программа циклически просматривается и в зависимости от выполнения условия, содержащегося в каждом ее выражения, вы-
г'
полняется требуемое действие из этого выражения.
С одной стороны, такой подход к выполнению программы имеет некоторый предел по скоростным характеристикам выполнения программы. С другой стороны, программирование на подобных языках затруднительно для персонала, имеющего навыки работы не с электрическими схемами, а с алгоритмическими языками.
В связи с этим, как в нашей стране, так и за рубежом, развиваются и другие, менее традиционные подходы к решению задачи управления дискретными производственными процессами. Один из них рассматривается в данной работе.
Предмет исследования. В работах А.Д.Закревского был предложен язык управления производственными процессами с дискретными характеристиками - язык Простых Алгоритмов Логического Управления (ПРАЛУ). Этот язык отличается от алгоритмических языков во-первых, своей ориентацией на описание функций управления, а во-вторых, наличием удобных средств управления параллельными процессами.
Данный язык оказался удобен для описания широкого класса алгоритмов управления, поэтому были разработаны и внедрены несколько САПР, содержащих средства программирования на этом языке: ЛОГЖА-М, ЛОКУС-Л, ДИЛОП, ПРАЛУ . Однако все эти САПР являются кросс-системами, т.е. только средствами для разработки программ управления, которые в свою очередь предназначаются для выполнения промышленными контроллерами, микропроцессорами, логическими схемами, программируемыми логическими матрицами и т.д. В настоящей работе с одной стороны рассматриваются вопросы реализации языка ПРАЛУ на существующих промышленных контроллерах, а с другой стороны исследуется возможность использовать данный язык как язык программирования промышленного контроллера, созданного на базе ПЭВМ. Использование ПЭВМ на производстве в последние годы получило свое распространение и за рубежом в связи с ростом надежности и снижением стоимости ПЭВМ .
Целью данной работы ЯВЛЯЄТСЯ С03даНИЄ МЄТОДОВ, ЭЛГОриТМОВ
и программ, предназначенных для автоматизации разработки и выполнения на ЭВМ алгоритмов логического управления
параллельными взаимодействующими процессами, т.е. создание математического обеспечения, позволяющего реализовать ПРАЛУ-алгоритмы на имеющихся логических контроллерах или использовать язык ПРАЛУ в качестве входного языка промышленного контроллера на базе персональной ЭВМ.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
разработать средства алгоритмического проектирования и программной реализации ПРАЛУ- алгоритмов; при этом необходимо учитывать такие особенности языка, как наличие обмена с объектом управления, а также сушествование в алгоритмах параллельно выполняющихся взаимодействующих ветвей;
разработать удобные средства, позволяющие эффективно программировать на языке ПРАЛУ, которые не уступают современным сервисным средствам систем программирования на алгоритмических языках.
Основные методы исследования НЭСТОЯЩвЙ рабОТЫ базируются
на использовании аппарата теории дискретных автоматов и булевых функций, а также теории лингвистического, программного, информационного и технического обеспечения САПР.
Научная новизна рабОТЫ СОСТОИТ В СЛЄДУЮШЄМ:
проведен формальный анализ и конкретизация синтаксической формы ПРАЛУ- алгоритмов;
предложен набор операций алгоритмического проектирования для алгоритмов на языке ПРАЛУ, а также методы их реализации;
предложены два метода определения отношения параллельности на множестве меток алгоритма управления, для реализации одного из методов введено понятие расширенной а-сети;
- разработан метод программной реализации устойчивых и
неустойчивых ПРАЛУ- алгоритмов на однопроцессорной ЭВМ и
рассмотрены пути такой реализации на многопроцессорной ЭВМ;
- предложены методы разработки сервисной части диалоговой
системы автоматизации проектирования.
Практическая ценность резуЛЬТЭТОВ рабОТЫ ЗЭКЛЮЧаеТСЯ В
разработке программного обеспечения, которое дает возможность
на базе языка ПРАЛУ разрабатывать алгоритмы. предназначенные для- управления технологическим оборудованием и реализуемые существующими.промышленными контроллерами; - использовать ПЭВМ (после доукомплектования ее платами обмена информацией с объектом управления) как промышленный контроллер с широкими возможностями разработки управляющих программ.
Реализация результатов. СОЗДЭННОе Программное 06ЄСПЄЧЄНИЄ
представлено как самостоятельная САПР, однако его .составные части используются и в составе разработанных в Институте технической кибернетики АНБ диалоговых систем ЛОГИКА-М, ЛОКУС-Л, ДИЛОП, а также в составе экспериментальной исследовательской САПР СБИС. - Соответствующие материала о внедрении результатов работы приведены в приложении к диссертации.
Апробация работы. ОСНОВНЫв ПОЛОЖЄНИЯ И резуЛЬТЭТЫ
диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
-всесоюзном семинаре молодых ученых и специалистов "Информатика и вычислительная техника" (г. Звенигород, 1986г.);
-конференции "Логическое проектирование систем управления" (г. Севастополь, 1987г.):
-Всесоюзной научно-технической конференции "Распределенные микропроцессорные управляющие системы и локальные вычислительные сети" (г. Томск, 1991г.);
-постоянно действующем семинаре "Логическое проектирование" в Институте технической кибернетики АН БССР (Г.МИНСК, І984-І994ГГ.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (89 наименований) и приложения. Объем работы составляет 133 страницы машинописного текста, включая 2 таблицы и 7 рисунков.
