Проблемы разработки САПР ПО АСУТП

ПО современных АСУ ТП содержит сложно взаимодействующие и работающие в реальном масштабе времени программы объемом десятки и сотни тысяч команд, что порождает ряд технических задач (надежность ПО, его познаваемость, способность к совершенствованию и развитию, обеспечение автоматизации его разработки). Получение надежного и познаваемого программного продукта, а так же автоматизация процесса его разработки связаны с проведением целенаправленной структуризации, которая состоит в декомпозиции ПО на отдельные элементы или модули. При этом каждый модуль должен иметь четко выраженное функциональное назначение и описываться входными и выходными данными. Качество декомпозиции проверяется на этапе его синтеза в единую систему.

Постановка решения общей задачи синтеза ПО АСУТП представляет трудности из-за большой размерности самой задачи и невозможности обеспечить полноту необходимой исходной информации. Поэтому имитационное моделирование является средствами процедур синтеза. Сущность его в том, что с помощью ЭВМ имитируется поведение различных априорных вариантов проектируемой системы, а проектировщик управляет ходом моделирования и анализирует с помощью имитационной модели предлагаемые решения и свойства различных вариантов системы. При этом математическое моделирование отличается от имитационного тем, что имитационная модель не требует аналитического решения, поэтому можно вносить эвристики в модель.

Синтез ПО АСУТ включает в себя:

1. Выбор принципов построения структуры СУ(централизованная, иерархическая, сетевая).

2. Распределение функций управления и обработки информации по уровням АСУ.

3. Рациональное размещение задач принятия решений и обработки информации в оперативной памяти отдельных ЭВМ и на устройствах внешней памяти.

При моделировании архитектура ПО должна проверяться или на минимальный интерфейс между модулями, или на минимальное время реализации задач при некоторых ограничениях на межмодульный интерфейс. Для микро ЭВМ появляется необходимость в исследовании соотношений между функциями, реализуемыми программными и аппаратными средствами.

Задача декомпозиции ПО на отдельные модули является трудной и слабо формализуемой. Основные концепции при формализации:

1. Типизация. Модуль должен выполнять такие функции, чтобы он мог быть применим в АСУТП различных назначений.

2. Абстракция функций и данных. Модули не должны быть сильно связаны с данными.

3. Классификация программных модулей и их интерфейсов.

В настоящее время при проектировании ПО создаются библиотеки базовых элементов САПР ПО АСУТП, состоящие из алгоритмических и программных модулей. Состав и структура алгоритмической базы отражают функциональную структуру проектируемых АСУТП. В основу классификации алгоритмических модулей по функциональному назначению можно предложить следующие уровни функциональной структуры:

1. Ввод исходной информации о ТП.

2. Обработка исходной информации.

3. Контроль и диагностика протекания хода ТП.

4. Реализация математических моделей как элементов системы контроля и управления.

5. Анализ работы ТОУ АСУТП.

6. Принятие решений по управлению ТП.

7. Формирование и выполнение управляющих воздействий на ОУ.

8. Предоставление информации о ТП и функционировании АСУ.

В библиотеку программных модулей, разрабатываемых на основе стандартных модулей, включаются еще различные вспомогательные модули (организации вычислительных процессов, файловой системы) а также реализации общематематических методов. Библиотеки алгоритмических и программных модулей являются базой типовых решений ПО АСУТП. Основными типами программных средств автоматизации проектирования ПО АСУТП являются:

1. Пакеты прикладных программ генерации программного обеспечения

2. Системы автоматизации программирования

3. Системы автоматизации проектирования ПО

Пакеты прикладных программ генерации ПО содержат часть ПО АСУТП, реализующую группу однородных функций и программы настройки на условия конкретной АСУТП. Пакеты генерации могут быть параметрического и компилирующего типа. Пакеты параметрического типа реализуют чаще всего ограниченный набор функций АСУТП. Они представляют собой набор ранее заготовленных программных модулей. Для них характерна жесткая структура, не допускающая расширения функций за счет подключения модулей пользователя или изменения пользователей модулей пакета. Это наиболее простые в освоении и использовании системы программирования, позволяющие реализовывать:

1. опрос и ввод информации от датчиков аналоговых, числоимпульсных, дискретных и кодовых сигналов, инициативных дискретных и числоимпульсных сигналов и инициативных дискретных и числоимпульсных сигналов.

2. обработку введенной информации связь оперативно диспетчерской службы сбора и обработки информации

Такие системы могут быть открытыми и закрытыми. Если система открытая, то допускается расширение стандартных программных модулей дополнительными задачами диспетчерского управления.

Пакеты компилирующего типа содержат транслятор с проблемно-ориентированного языка, что значительно расширяет область их применения. Компиляторы пакетов располагают средствами внутреннего контроля алгоритма генерируемых программ.