5-maruza. Taqsimlangan muhitda parallel jarayonlarni boshqarish Reja: Boshqariladigan taqsimlangan arxitektura

Taqsimlangan boshqaruv tizimi arxitekturasi.

Taqsimlangan boshqaruv tizimining (DCS) umumlashtirilgan tipik arxitekturasi ierarxik ravishda bog'langan uchta darajani o'z ichiga oladi: operator darajasi, boshqaruv darajasi va kirish-chiqish darajasi (1-rasmga qarang).

Operator darajasining asosiy vazifasi butun tizimni sozlash va boshqarishni ta'minlash uchun inson-mashina interfeysini (HMI) ta'minlashdir. Boshqaruv darajasi sensorlardan ma'lumotlarni qabul qilish va qayta ishlash, ma'lumotlarni operator darajasiga uzatish va aktuatorlar uchun boshqaruv harakatlarini yaratish uchun javobgardir. Kirish-chiqish darajasi boshqaruv ob'ekti bilan bevosita bog'langan sensorlar va aktuatorlarni ifodalaydi.

DCSning umumlashtirilgan arxitekturasi doirasida dasturiy ta'minotning vazifasi operator darajasining ishlashini va uning tizimning boshqaruv darajasi bilan bog'lanishini ta'minlashdan iborat. Shuning uchun dasturiy ta'minotni loyihalash va uning apparat bilan o'zaro ta'siri masalalarini hal qilishda asosiy daraja operator darajasidir. Dasturiy ta'minot tizimning mavjud apparat resurslaridan maksimal darajada samarali foydalanishi va ichki apparat arxitekturasidan imkon qadar mustaqil bo'lishi kerak.

Uskunalar hisoblash resurslari, xotira va tizimdagi tugunlar orasidagi aloqa vositalarini ta'minlaydi. Tizimning umumiy arxitekturasini loyihalashda, uni o'ziga xos tarzda amalga oshirish jarayonida unga ulanadigan kiritish-chiqarish darajasining o'ziga xos tugunlari hisobga olinmaydi, shuning uchun umumlashtirilgan arxitekturada operator darajasi va boshqaruv darajasi hisobga olinadi. Uskuna keng Taqsimlangan bo'lishi, zamonaviy standartlarga javob berishi, arxitekturani amalga oshirish uchun zarur bo'lgan barcha xususiyat va imkoniyatlarga ega bo'lishi kerak.

DCS talablari nafaqat butun tizimga, balki uning apparat va dasturiy ta'minot qismlariga ham qo'llaniladi, chunki ushbu komponentlar uchun ushbu talablarni qondirishning o'ziga xos yondashuvlari tubdan farq qilishi mumkin. DCS birinchi navbatda nosozliklarga chidamli bo'lishi kerak. Nosozlikka chidamlilikni oshirishning eng oddiy usuli - bu funktsional birliklarning ortiqcha (ko'paytirish) yoki ularning kombinatsiyasi. Ikkinchi muhim xususiyat - miqyoslilik. Masshtablilik dasturiy ta'minotda maxsus algoritmlarni amalga oshirishga va yangi tugunlar yoki ularning komponentlarini almashtirish va qo'shish uchun apparat qobiliyatiga asoslangan. Shu bilan birga, tizim o'z ishlashi, yangi tugunlar yoki modullarni ishlab chiqish va arxitekturasini o'zgartirish uchun oddiy bo'lib qolishi kerak.

Tizim arxitekturasi umumlashtirilgan DCS arxitekturasining barcha xususiyatlariga ega. Windows OS va Siemens WinCC to'plamiga ega x86 protsessor arxitekturasiga asoslangan kompyuterlar HMI-ni ta'minlaydigan operator stantsiyalari sifatida ishlaydi. Ma'lumotlar bazasiga ega serverlar mavjud. Operator stantsiyalari, muhandislik stantsiyalari va serverlar Ethernet-ga asoslangan mahalliy tarmoq orqali ulanadi. Operator darajasi ortiqcha Industrial Ethernet tarmog'ining boshqaruv darajasiga ulangan. Boshqaruv darajasida funktsiyalarning takrorlanishi tufayli ortiqcha bo'lishi mumkin bo'lgan dasturlashtiriladigan mantiqiy kontrollerlar (PLC) mavjud. Tashqi tizimlar va tarmoqlarga ulanish va tizimga masofaviy kirishni tashkil qilish mumkin.

RTS S3. Ushbu arxitektura xuddi shunday umumlashtirilgan DCS strukturasining darajalaridan iborat. Operator stantsiyalari SIMATIC DCS bilan bir xil apparat platformasiga asoslangan, ammo Windows va Linux operatsion tizimlarida ham ishlashi mumkin. Muhandislik stansiyalari operator xonalari bilan birlashtirilgan. Tizim ilovalarni ishlab chiqishning yagona muhitini ta'minlaydi. Ethernet tarmog'i operator qatlami ichidagi tugunlarni va operator qatlamining o'zini TCP/IP protokoli stekidan foydalanib boshqaruv qatlamiga ulaydi. Boshqaruv darajasida o'z ma'lumotlar bazasiga va tugunning funksionalligini takrorlash orqali ortiqcha qilish imkoniyatiga ega QNX OS bilan ishlaydigan sanoat kompyuterlari mavjud.

Ta'riflangan tizimlarning kamchiliklari. Yuqorida tavsiflangan tizimlarda operator darajasi va boshqaruv darajasi uchun boshqa apparat va dasturiy ta'minot platformasi qo'llaniladi. Operator qatlamida faqat bitta protsessor arxitekturasidan foydalanish mumkin va boshqaruv qatlamini o'rnatish va rivojlantirish uchun maxsus muhandislik stansiyasi talab qilinadi. Ushbu DCS nosozliklarga chidamliligini oshirish usuli sifatida ortiqcha tugunning funksionalligini takrorlash bilan faqat apparat zaxirasini taklif qiladi, bu ortiqcha uskunadan mantiqsiz foydalanishdir.

L-Net tizimining xarakteristikalari va funksional xususiyatlari

L-Net tizimini ishlab chiqishda vazifa quyidagi xususiyatlarga ega bo'lgan boshqaruv tizimini yaratish edi:

• 
  bilan dinamik qayta konfiguratsiya to'liq tiklanish xost ishlamay qolganda yoki tarmoq topologiyasi buzilgan taqdirda minimal yo'qotish bilan ishlash.
  
• 
  Mavjud samarali tarmoq tugunlari o'rtasida vazifalarni samarali taqsimlash.
  
• 
  Ma'lumotlar uzatish oqimlarining dinamik qayta konfiguratsiyasi bilan tugunlar orasidagi aloqa kanallarini takrorlash.
  
• 
  Tizimni ishlatish va masshtablash qulayligi.
  
• 
  Boshqarish tizimlari va o'rnatilgan tizimlarni qurish uchun mo'ljallangan har qanday apparat platformasida tizimning portativligi va ishlashi.
  

Yuqorida tavsiflangan xususiyatlarga ega tizimni yaratish uchun birinchi navbatda boshqaruv tizimlari va o'rnatilgan tizimlarni yaratish uchun mo'ljallangan operatsion tizim kerak. Mavjud operatsion tizimlar tahlili shuni ko'rsatdiki, eng mos operatsion tizim QNX 6 (Neutrino) bo'lib, u juda samarali resurslarni taqsimlash va tarmoq imkoniyatlariga ega. keng tarmoq imkoniyatlari Qnet tarmoq protokoli tomonidan taqdim etilgan. Bu aloqa kanallarining ishonchliligi va dinamik yuk balansi muammosini hal qiladi, lekin umuman tizimning nosozliklarga chidamliligi muammosini hal qilmaydi. Natijada, taqsimlangan, qayta konfiguratsiya qilinadigan, ko'p quvurli hisoblash muhiti asosida innovatsion boshqaruv tizimi ishlab chiqildi. Ishlab chiqilgan tizim uchta mantiqiy blokni o'z ichiga olgan peer-to-peer arxitekturasiga ega: kirish-chiqish bloki, umumiy maqsadli kalit bloki va qayta konfiguratsiya qilinadigan hisoblash muhiti (RCS) bloki (1-rasmga qarang).