Особенности компьютерных систем управления
Компьютерная система управления – это система управления, которая представляет собой микро электронно-вычислительную машину, собирающую информацию от датчиков, которые в свою очередь отражают состояние объекта или процесса через аналого-цифровые преобразователи или отражают информацию на пульте управления и сохраняют ее на запоминающем устройстве.
В дальнейшем компьютерными системами вырабатываются управляющие воздействия, которые поступают на исполнительные механизмы благодаря цифро-аналоговым преобразователям. В данном случае можно говорит об управляющих системах. Компьютерные системы управления имеют ряд преимуществ. Во-первых, в них легко учитывается и компенсируется нелинейность характеристик датчика, преобразователей, усилителей, а также исполнительных механизмов. Во-вторых, компьютерные системы управления являются адаптивными и оптимальными, поэтому могут быть реализованы только на основе электронно-вычислительной машины. В-третьих, электронно-вычислительная машина представляет собой универсальную систему, а ее переналадка на другую систему управления заключается только в изменении значений коэффициентов или в загрузке новой программы. При использовании аналоговых систем может возникнуть необходимость в полном перепрограммировании, а следовательно, и в разработке новой конструкторской и технологической документации. Буквально 10 лет назад цифровые информационные управляющие систем были мало распространены по следующим причинам:
- Необходимость привлечения высококвалифицированных специалистов.
- Высокая стоимость электронно-вычислительных машин.
- Низкое быстродействие.
Вышеперечисленное объясняется тем, что в то время на управляющих электронно-вычислительных машинах устанавливали сложные операционные системы реального времени, а написанные программы для них требовали привлечения специалистов высокого уровня. Написание данных программ и их отладка занимали много времени. Из-за этого трудно было организовать взаимодействие между инженерами и программистами. Сейчас благодаря технологии микро электронно-вычислительных машин, готовая система стоит относительно недорого и обладает высоким быстродействием. Для обычных компьютеров сейчас существует большое количество удобных и простых систем программирования, использующих языки высокого уровня.
Система реального времени
Важнейшим понятием при использовании компьютерных систем управления является понятие реального времени.
Система реального времени – это система, в которой правильность результата зависит от корректности вычислений, а также времени, затраченного на получение результата.
Рассмотрим это на примере. Допустим, имеются станок и транспортер, с которым работает манипулятор с компьютерной системой управления, которая при помощи фотодатчика наблюдает за транспортером, то есть он фиксирует заготовку. Микро электронно-вычислительная машина вычисляет траекторию перемещения манипулятора, захватывающего заготовку и переносящего ее на станок. В том случае, если программа вычисления траектории манипулятора ошибется, то не сможет выполнить свою функцию. В том случае, если процесс вычисления траектории манипулятора занимает много времени, то заготовка пропадет из зоны его действия. Таким образом у. проблемы реального времени два аспекта: программный и аппаратный. Программный аспект заключается в том, чтобы в операционной системе задача, запросившая управление, получила его в минимальные сроки. Так как в электронно-вычислительной машине один процессор, то программы выполняются поочередно. Многозадачные операционные системы, которые при запросе от устройства с высоким приоритетом передают управление подпрограмме, которая обслуживает данное устройство гарантированный интервал времени (кроме того, данным подпрограммам доступы все системные функции) являются операционными системами реального времени.
Операционные системы реального времени описываются специальным стандартом. Проблема реального заключается только в аппаратном аспекте. В таком случае система может быть простой и стоить дешево. Многозадачные операционные системы реального времени устанавливают только на электронно-вычислительных машинах в масштабах цеха или предприятия.
