Технические средства автоматизации производственных процессов

В АСУ ТП объектами управления являются технологические процессы, представляющие совокупность способов и средств проведения конкретных производственных операций по изготовлению промышленной продукции. В таких системах осуществляют контроль технологических параметров, определяющих режим и качество обработки, состояние механизмов и др. Задачей управления является оптимизация этих параметров.

АСУ ТП характеризуется возможностью полного исключения человека из контура управления. АСУ ТП представляют собой большой класс систем. Для отдельных отраслей промышленности выделяются автоматизированные системы, учитывающие специфические особенности производства. Основной задачей АСУ ТП является получение прогноза хода технологического процесса и реализация такого плана управления, чтобы в определенный будущий момент времени состояние технологического процесса отвечало бы некоторому экстремальному значению обобщенного критерия эффективности.

Итак, автоматизация производства - это применение комплекса средств, позволяющих осуществлять производственные процессы без непосредственного участия человека, но под его контролем.

Автоматизация производственных процессов приводит к увеличению выпуска, снижению себестоимости и улучшению качества продукции.

Автоматика позволяет меньше времени тратить на контроль производственного процесса.

Промышленная автоматизация уменьшает численность обслуживающего оборудование персонала, повышает надежность и долговечность машин, дает экономию материалов, улучшает условия труда и повышает безопасность производства.

Автоматика в наше время выполняет большинство функций, требующих от человека колоссальных физических или умственных затрат, выполняя при этом требуемые действия в сотни - тысячи раз быстрее простых рабочих

Техническое обеспечение автоматизации технологических процессов включает вычислительные и управляющие устройства, средства получения информации (датчики), средства преобразования, хранения, отображения и регистрации информации, устройства передачи сигналов и исполнительные устройства.

Системное программное обеспечение. Переносимость, масштабируемость, мобильность, режимы обработки информации и другие характеристики операционных систем. Стандарты в области операционных систем.

Системное ПО: обеспечивает функционирование и обслуживание компьютера.

К системному ПО относятся:

А. операционная система – комплекс программ, предназначенных для управления всеми устройствами компьютера и для организации взаимосвязи (интерфейса) между пользователем и компьютером. Она загружается в память компьютера при его включении и остается резидентной (постоянно находящейся в оперативной памяти) во время всего сеанса работы. Примеры ОС: MS DOS, Windows 95, Windows 98, Windows NT, Windows XP, Windows 2000, MacOS, Unix, Linux, OS/2, BeOS. Техническое обеспечение компьютера определяет возможную операционную систему, а ОС – возможности технического обеспечения.

Б. Программы технического и сервисного обслуживания. Это программные средства контроля, диагностики и восстановления работоспособности компьютера. Примеры: антивирусные программы, программы-архиваторы, программы-оболочки: Norton Commander, например, Speedisk, и так далее.

Выделим шесть основных функций, которые выполняли классические операционные системы в процессе эволюции:

Планирование заданий и использования процессора.

Обеспечение программ средствами коммуникации и синхронизации.

Управление памятью.

Управление файловой системой.

Управление вводом-выводом.

Обеспечение безопасности

По числу одновременно выполняемых задач операционные системы можно разделить на два класса:

многозадачные (Unix, OS/2, Windows);

однозадачные (например, MS-DOS).

Многозадачная ОС, решая проблемы распределения ресурсов и конкуренции, полностью реализует мультипрограммный режим в соответствии с требованиями раздела "Основные понятия, концепции ОС". Многозадачный режим, который воплощает в себе идею разделения времени, называется вытесняющим (preemptive). Каждой программе выделяется квант процессорного времени, по истечении которого управление передается другой программе. Говорят, что первая программа будет вытеснена. В вытесняющем режиме работают пользовательские программы большинства коммерческих ОС.

По числу одновременно работающих пользователей ОС можно разделить на:

однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x);

многопользовательские (Windows NT, Unix).

Наиболее существенное отличие между этими ОС заключается в наличии у многопользовательских систем механизмов защиты персональных данных каждого пользователя.

Вплоть до недавнего времени вычислительные системы имели один центральный процессор. В результате требований к повышению производительности появились многопроцессорные системы, состоящие из двух и более процессоров общего назначения, осуществляющих параллельное выполнение команд. Поддержка мультипроцессирования является важным свойством ОС и приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами. Многопроцессорная обработка реализована в таких ОС, как Linux, Solaris, Windows NT, и ряде других.

Система Windows NT не является дальнейшим развитием ранее существовавших продуктов. Её архитектура создавалась с нуля с учётом предъявляемых к современной операционной системе требований. Особенности новой системы, разработанной на основе этих требований, перечислены ниже.

Стремясь обеспечить совместимость (compatible) новой операционной системы, разработчики Windows NT сохранили привычный интерфейс Windows и реализовали поддержку существующих файловых систем (таких, как FAT) и различных приложений (написанных для MS-Dos, OS/2 1.x, Windows 3.x и POSIX). Разработчики также включили в состав Windows NT средства работы с различными сетевыми средствами.

Достигнута переносимость (portability) системы, которая может теперь работать как на CISC, так и на RISC - процессорах. К CISC-процессорам относятся Intel - совместимые процессоры 80386 и выше; RISC-процессоры представлены системами с процессорами MIPS R4000, Digital Alpha AXP и Pentium серии P54 и выше.

Масштабируемость (scalability) означает, что Windows NT не привязана к однопроцессорной архитектуре компьютеров, а способна полностью использовать возможности, предоставляемые симметричными мультипроцессорными системами. В настоящее время Windows NT может функционировать на компьютерах с числом процессоров от 1 до 32. Кроме того, в случае усложнения стоящих перед пользователями задач и расширения предъявляемых к компьютерной среде требований, Windows NT позволяет легко добавлять более мощные и производительные серверы и рабочии станции к корпоративной сети. Дополнительные преимущества даёт использование единой среды разработки и для серверов, и для рабочих станций.

Windows NT имеет однородную систему безопасности (security) удовлетворяющую спецификациям правительства США и соответствующую стандарту безопастности В2. В корпоративной среде критическим приложениям обеспечивается полностью изолированное окружение.

Распределённая обработка (distributed processing) означает, что Windows NT имеет встроенные в систему сетевые возможности. Windows NT также позволяет обеспечить связь с различными типами хост - компьютеров благодаря поддержке разнообразных транспортных протоколов и использованию средств “клиент-сервер” высокого уровня, включая именованные каналы, вызовы удалённых процедур (RPC - remote procedure call) и Windows - сокеты.

Надёжность и отказоустойчивость (reliability and robustness) обеспечивают архитектурными особенностями, которые защищают прикладные программы от повреждения друг другом и операционной системой. Windows NT использует отказоустойчивую структурированную обработку особых ситуаций на всех архитектурных уровнях, которая включает восстанавливаемую файловую систему NTFS и обеспечивает защиту с помощью встроенной системы безопасности и усовершенствованных методов управления памятью.

Возможности локализации (allocation) представляют средства для работы во многих странах мира на национальных языках, что достигается применением стандарта ISO Unicod (разработан международной организацией по стандартизации).

Благодаря модульному построению системы обеспечивается расширяемость (insibility) Windows NT, что позволяет гибко осуществлять добавление новых модулей на различные уровни операционной системы.