- В помощь студентам ПМР

1
Приднестровский государственный университет
им. Т.Г. Шевченко
инженерно-технический факультет
кафедра ВКСС
К защите допускаю:
Зав. кафедрой ВКСС
д.т.н., профессор
Ю.А. Долгов
Дипломная работа
на тему:
РАЗРАБОТКА ГРАФИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
ПОДДЕРЖКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
КОНТРОЛЛЕРОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЯЗЫКА JAVA
Руководитель
В.А. Дружинин
Консультант по
охране труда
А.В. Ратушный
Консультант по
экономической части
А.Е. Монахова
Нормоконтроль
О.И. Вакарь
Студент
В.В. Дроганов
Тирасполь 2000 г.
2
Министерство народного образования ПМР
Приднестровский государственный университет
им. Т. Г. Шевченко
Инженерно - технический факультет
Кафедра ВКСС
К защите допускаю
Зав. кафедрой ВКСС,
д.т.н., профессор
Ю.А. Долгов
«___»_____________2000г.
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К ДИПЛОМНОЙ РАБОТЕ НА ТЕМУ:
РАЗРАБОТКА ГРАФИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
ПОДДЕРЖКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
КОНТРОЛЛЕРОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЯЗЫКА JAVA
Руководитель
В.А. Дружинин
Консультант по
охране труда
А.В. Ратушный
Консультант по
экономической части
А.Е. Монахова
Нормоконтроль
О.И. Вакарь
Студент
В.В. Дроганов
Тирасполь 2000 г.
3
Приднестровский государственный университет
им. Т. Г. Шевченко
Кафедра ВКСС
УТВЕРЖДАЮ
Зав. кафедрой ВКСС,
д.т.н., профессор
Ю.А. Долгов
«___»_____________2000г.
З АД АНИЕ
по подготовке дипломной работы
студента:
Дроганова В.В.
1.Тема работы: Разработка графической системы поддержки
программирования промышленных с использованием языка Java
утверждена распоряжением от
7.03.2000 № 243
2.Срок сдачи студентом законченной работы:
12 июня 2000 г.
3. Исходные данные к проекту (работе): работать графическую
систему
поддержки
программирования
промышленных
контроллеров, реализованную на двух аппаратных платформах –
инструментальной
и
целевой.
В
качестве
языка
программирования программы управления объектом управления
использовать язык Java.
4.Краткое содержание дипломной работы:
4.1. Исследовательской части: Были исследованы требования к
языкам программирования промышленных контроллеров и в
результате
этого
анализа
был
для
программирования
промышленных контроллеров был выбран язык Java, также был
4
проведен анализ операционных систем реального времени и
систем программирования промышленных контроллеров.
4.2.
Программной
части:
была
разработана
система
программирования промышленных контроллеров, состоящая из:
программы для инструментальной машины и две программы для
целевой машины.
4.3. Экономической части: рассчитаны технико-экономические
показатели и эффективность разработки программы. Доказана
целесообразность внедрения продукта.
4.4.
По
охране
заземления
труда:
произведены
производственного
технические средства и
расчеты
помещения;
освещения
и
разработаны
организационные мероприятия,
уменьшающие воздействие на работающих выявленных вредных
производственных факторов.
5.Консультанты по проекту с указанием относящихся к ним разделов
Программная часть
Дружинин В.А.
Экономическая часть
Монахова А.Е.
Охрана труда
Ратушный А.В.
Дата выдачи задания 7 марта 2000г.
Руководитель
В.А. Дружинин
Задание принял к исполнению 7 марта 2000г.
5
СОДЕРЖАНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ И
ТЕРМИНОВ _________________________________________________ 8
Введение ___________________________________________________ 9
1. Общие сведения ________________________________________ 10
1.1 PC-контроллеры на современном этапе ___________________ 10
1.2 Языки программирования для промышленных контроллеров __ 12
1.3 Обзор существующих систем программирования ____________ 14
1.3.1 Система ISaGRAF ___________________________________ 14
1.3.2 Система ULTRALOGIC _______________________________ 14
1.3.3 Система TRACE MODE_______________________________ 15
1.3.4 Пакет программ Genesis For Windows ___________________ 15
1.3.5 Итог ______________________________________________ 16
1.4 Обзор операционных систем реального времени ____________ 17
1.4.1 Кратко о системах реального времени __________________ 17
1.4.2 Параметры ОС РВ___________________________________ 18
1.4.3 Классы СРВ ________________________________________ 20
1.4.4 Windows CE ________________________________________ 23
1.4.4.1Windows CE и реальное время ______________________ 26
1.4.4.2Расширения Windows CE для жесткого РВ ____________ 27
1.4.4 QNX ______________________________________________ 28
1.5 Современное состояние теории сетей Петри _______________ 30
1.5.1 Классическая сеть Петри _____________________________ 30
1.5.2 Иерархическое представление сетей Петри _____________ 32
1.6 Подход к выбору языка программирования промышленных
контроллеров ____________________________________________ 32
6
2. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
ПРОМЫШЛЕННЫХ КОНТРОЛЛЕРОВ НА БАЗЕ СЕТЕЙ ПЕТРИ И
ЯЗЫКА JAVA _____________________________________________ 35
2.1 Предварительный анализ ______________________________ 35
2.2 Обоснование выбора методологии и языка программирования 36
2.3 Структура системы ____________________________________ 40
2.3.1 Программа PetryNet.exe _____________________________ 40
2.3.1.1 Главный модуль __________________________________ 40
2.3.1.2 Модуль редактирования атрибутов вершины __________ 40
2.3.1.3 Модуль описания переменных программы ____________ 41
2.3.1.4 Модуль компиляции_______________________________ 41
2.3.1.4.1 Обоснование метода компиляции ________________ 41
2.3.1.5 Модуль сетевого взаимодействия ___________________ 43
2.3.2 Программа NetManager.exe ___________________________ 44
2.3.3 Программа Programm.java ____________________________ 44
3. Организационно–экономическая часть ____________________ 46
3.1 Общие положения _____________________________________ 46
3.2 Расчет затрат на проектирование и внедрение ПС __________ 48
3.2.1 Расчет капитальных вложений на проектирование _______ 49
3.2.2 Затраты на материалы ______________________________ 49
3.2.3 Затраты на оплату труда _____________________________ 50
3.2.4 Затраты на отладку программы _______________________ 50
3.2.5 Общая величина капитальных вложений на реализацию
проекта ________________________________________________ 52
3.2.6 Расчет эксплутационных затрат _______________________ 53
3.3 Определение экономической эффективности от внедрения
программы _______________________________________________ 54
3.3.1 Расчет экономии за счет снижения трудоемкости решения
задачи _________________________________________________ 55
3.3.2 Определение годового экономического эффекта _________ 55
7
3.3.3 Расчет экономической эффективности _________________ 56
4. Охрана труда и окружающей среды _______________________ 57
4.1 Анализ условий труда __________________________________ 57
4.2 Производственная санитария и гигиена труда ______________ 57
4.2.1 Освещение производственного помещения _____________ 57
4.2.2 Оздоровление воздушной среды _______________________ 61
4.2.3 Защита от шума ____________________________________ 61
4.2.4 Защита от электромагнитных полей и статического
электричества ___________________________________________ 61
4.2.5 Защита от ионизирующих излучений ___________________ 62
4.3 Техника безопасности _________________________________ 63
4.3.1 Электробезопасность _________________________________ 63
4.4 Организационные мероприятия__________________________ 66
4.4.1 Вводный инструктаж _________________________________ 66
4.4.2 Первичный инструктаж на рабочем месте _______________ 67
4.4.3 Повторный инструктаж _______________________________ 69
4.4.4 Внеплановый инструктаж _____________________________ 69
4.4.5 Целевой инструктаж _________________________________ 70
4.5 Пожарная безопасность _________________________________ 71
Заключение ________________________________________________ 73
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ______________________ 74
Приложение 1 ______________________________________________ 76
8
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ,
ЕДИНИЦ И ТЕРМИНОВ
ПО – программное обеспечение
ПП – программный продукт
ПС – программное средство
СП – сеть Петри
ООА – объектно–ориентированный анализ
ОС – операционная система
РВ – реальное время
СРВ – система реального времени
ПЛК – программируемый логический контроллер
АСУТП
–
автоматизированная
технологическим процессом
система
управления
9
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время одной из наиболее важных целей, стоящих
перед разработчиком современных программных средств, является
создание максимально удобных условий для работы пользователя. Эта
задача
является
особенно
значимой
при
разработке
программ
управления сложными технологическими процессами на производстве.
Существуют модели представления технологических процессов,
которые
были
успешно
реализованы
для
программируемых
контроллеров. Однако в связи с появлением в последнее время новых
стандартов, множество программных средств, реализующих эти модели,
перестали удовлетворять потребностям сегодняшнего дня. Сегодня
компьютеризация проникла во все сферы жизнедеятельности человека,
в том числе и на производство. Следствием этого, является работа,
проделанная в данном дипломном проекте.
Результаты этой работы позволят не только подготовить и отладить
модель технологического процесса не выходя из лаборатории, но и
увеличат в несколько раз эффективность работы, предотвратят расходы
рабочего времени, которые могут быть очень значительными.
Главной целью данного дипломного проекта является разработка и
реализация
интегрированной
системы
задания
технологического
процесса для программируемых контроллеров PC–архитектуры
с
использованием аппарата сетей Петри, которая должна обеспечивать
возможность
генерирования
программы
по
введенной
возможность динамической имитации ее функционирования.
сети
и
10
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
1.1 PC-контроллеры на современном этапе
До последнего времени роль контроллеров в АСУТП в основном
выполняли PLC (Programmable Logic Controller). Среди иностранных
контроллеров этого класса наиболее популярными являются PLC фирм
Allen-Breadley, Siemens, Modicon, а среди отечественных - ТКМ-51,
“Эмикон”. Сейчас, в связи с бурным ростом производства миниатюрных
PC-совместимых компьютеров, наметилась тенденция их использования
в качестве контроллеров напрямую, связанная с концепцией открытой
модульной
архитектуры
контроллеров
-
OMAC
(Open
Modular
Architecture Controls). [1]
Основное достоинство PC-контроллеров – их открытость, т.е.
возможность пользователей АСУТП применять в своих системах самое
современное оборудование, только появившееся на мировом рынке,
причем у них есть уникальная возможность очень широкого выбора,
поскольку оборудование для PC-контроллеров сейчас выпускают сотни
производителей. Это очень важно, поскольку модернизация АСУТП идет
сейчас поэтапно и занимает длительное время, иногда несколько лет.
Пользователь АСУТП уже не находится во власти одного производителя
(как в случае с PLC), который навязывает ему свою волю и заставляет
применять только его технические решения, а сам (или через своего
системного
решения,
интегратора)
в
данный
делает
момент
выбор,
подходящие
используя
ему
технические
больше
всего.
Пользователи могут теперь применять в системах продукцию разных
фирм, отслеживая лишь соответствие определенным международным
или региональным стандартам.
Другое важное достоинство PC-контроллеров заключается в том,
что из-за своей однородности с компьютерами верхнего уровня они не
требуют дополнительных затрат на подготовку специалистов по
11
эксплуатации. Эту работу способны с успехом выполнять специалисты,
обеспечивающие эксплуатацию компьютеров верхнего уровня, что
сокращает сроки внедрения и упрощает их функционирование, в
конечном счете снижаются затраты на создание АСУТП.
Более
высокая
надежность
-
еще
одно
достоинство
PC-
контроллеров. Обычно надежность контроллеров рассматривается в
двух аспектах: физическом и программном, при этом под физической
надежностью
понимается
способность
аппаратуры
устойчиво
функционировать в условиях промышленного цеха и противостоять
вредному воздействию на него окружающей среды, а под программной способность
программного
обеспечения
устойчиво
работать
при
возникновении критичных по времени ситуаций. Физическую надежность
PLC и PC-контроллеров можно считать одинаковыми. Большинство
производителей
PC-контроллеров
выпускают
свою
продукцию
с
ориентацией на работу в тяжелых условиях и обеспечивают поддержку
расширенного диапазона температур, а также защиту от пыли, влаги,
ударов,
вибрации
и
электромагнитных
излучений.
Программная
надежность определяется отлаженностью компонент, входящих в состав
ПО контроллера. Поскольку в PC-контроллерах могут использоваться
коммерческие операционные системы и прикладные пакеты с высокой
степенью отлаженности, обусловленной их широким применением
(сотни тысяч), то можно ожидать, что программная, а следовательно, и
общая надежность PC-контроллеров будут выше надежности PLC.
Другие преимущества PC-контроллеров:
– быстродействие: современный процессор Pentium превосходит
быстродействие PLC более чем в 20 раз;
– дешевизна: при равных характеристиках (функциональных и
конструктивных) PC-контроллеры на 20...30% дешевле PLC;
– объем ОЗУ: PC предоставляют больше памяти - как оперативной,
так и энергонезависимой;
12
– чрезвычайно широкая номенклатура плат ввода-вывода;
– наличие стандартизованных интерфейсов (ISA, PCI, CompactPCI и
т.д.);
–
наличие
стандартизованных
промышленных
протоколов
взаимодействия между контроллерами (Bitbus, CAN, II/O Lightbus),
поддерживаемых международными и региональными организациями по
стандартизации;
– наличие стандартизованных сетевых средств (Ethernet, Arcnet,
Token Ring и т.д.) и сетевых протоколов (TCP/IP, IPX/SPX, Netbios и т.д.)
для взаимодействия с компьютерами верхнего уровня;
– разнообразие инструментальных средств программирования для
разработки ПО контроллеров (ISaGRAF, CoDeSys и др.).
Одним из примеров PC совместимых контроллеров являются
контроллеры MicroPC фирмы Octagon Systems [2]. Изделия серии
MicroPC полностью совместимы с архитектурой PC и лежащей в ее
основе шины ISA и в связи с этим позволяют проводить почти всю
разработку и отладку программ на обычном персональном компьютере,
установив в него платы ввода/вывода, а затем переносить готовое
программное обеспечение в контроллер, где в ПЗУ уже находится ядро
операционной системы.
1.2 Языки программирования для промышленных контроллеров
Специфика работы с контроллерами по сравнению с обычными
компьютерами состоит не только в ориентации на работу с платами
ввода-вывода, но и в преимущественном использовании языков
технологического программирования.
Так в начале широкого применения промышленных контроллеров
для создания программы требовались кроме хорошего программиста
также
и
электронщик
и
технолог,
досконально
знающий
автоматизируемый процесс. Затраты времени и средств на эту работу,
13
как правило, находились в прямой зависимости от способностей
программиста. Главным недостатком подобного подхода являлось то,
что программист оставался единственным человеком, способным в
дальнейшем сопровождать полученную программу. В поисках выхода из
такой
зависимости
стали
создаваться
языки
технологического
программирования, доступные технологам. В результате появилось
огромное множество подобных языков (например язык релейноконтактных схем, функциональных блоков и другие, теоретические
основы которых взяты из методов автоматического управления),
которые были совершенно несовместимы друг с другом.
Для выхода из создавшейся тупиковой ситуации в 1992 г. был
разработан международный стандарт IEC 1131-3, в котором определено
пять языков программирования:
1)
Sequental
Function
Chart
(SFC)
–
язык
последовательных
функциональных блоков – находится над всеми остальными и дает
возможность описать логику программы на уровне чередующихся
функциональных блоков и условных переходов;
2)
Function Block Diagram (FBD) – язык функциональных блоковых
диаграмм – позволяет строить сложную комплексную процедуру из
элементарных библиотечных блоков;
3)
Ladder Diagrams (LD) – язык релейных диаграмм – используется
для описания различных логических выражений и реализует такие
элементы, как открытый и закрытый контакты, виток. Кроме того,
реализованы функции и функциональные блоки;
4)
Structured Text (ST) – язык структурированного текста – относится
к классу языков высокого уровня и по мнемонике похож на Pascal.
5)
Instruction List (IL) – язык инструкций – принадлежит к классу
языков низкого уровня и позволяет создавать высокоэффективные
функции. Его имеет смысл применять для написания наиболее
критичных мест.
14
Важно
отметить,
что
использование
данного
стандарта
соответствует концепции открытых систем, а именно: делает программу
для контроллера некритичной к конкретному оборудованию. Программа
в стандарте IEC не зависит от типа процессора, ОС и конкретных плат
ввода-вывода.
В настоящее время десятки фирм обеспечивают
поддержку этого стандарта.
1.3 Обзор существующих систем программирования
1.3.1 Система ISaGRAF
Одной из наиболее известных систем, базирующихся на стандарте
IEC 1131-3 является система ISaGRAF фирмы CI International. Данный
пакет
состоит
из
двух
основных
частей:
системы
разработки
(WorkBench) и системы исполнения (Target). Система разработки
используется
для
создания,
моделирования,
тестирования
и
документирования прикладных программ, работающих под управлением
ядра ISaGRAF на системах исполнения, которые загружаются либо
прожигаются а ПЗУ. Основными достоинствами ISaGRAF являются
простой, понятный для технолога графический интерфейс; встроенные
средства
отладки,
моделирования
и
тестирования,
поддержки
промышленных сетей (Profibus, Modbus).
1.3.2 Система ULTRALOGIC
Другой распространенной системой является система ULTRALOGIC
[3], которая предназначена для разработки программ промышленных
контроллеров
с
помощью
простых
инструментальных
средств,
используя в качестве языка программирования язык функциональных
блоковых
диаграмм.
В
системе
применяется
метод
объектного
визуального программирования. Она максимально ориентированна на
то, чтобы инженер–специалист в области автоматизации работал с
понятным ему технологическим контроллером, не вникая в излишние
15
подробности о внутренних особенностях контроллера. ULTRALOGIC
рассматривает контроллер как “черный ящик”, связанный с объектом
управления
посредством
формальных
устройств
аналогового
и
дискретного ввода/вывода. Ориентированная на IBM PC совместимые
контроллеры, система ULTRALOGIC фактически является независимой
по отношению к аппаратной платформе целевого контроллера.
1.3.3 Система TRACE MODE
Еще
одной
из
известных
SCADA–систем
является
система
программирования контроллеров MicroPC TRACE MODE фирмы AdAstra
Research Group [4]. Она предназначена для разработки крупных
распределенных АСУТП широкого назначения. Разработка АСУ в
TRACE MODE основана на объектной технологии, во много раз
упрощающей создание крупных и сложных систем. TRACE MODE
позволяет
структурировать
прикладной
проект
путем
выделения
объектов, имеющих ясный технологический смысл: цех, агрегат,
подстанция. В связи с этим разработка АСУ производится в среде
визуального проектирования посредством создания, редактирования и
тиражирования объектов. В систему встроен технологический язык –
Технобейсик, соответствующий международному стандарту IEC 1131–3.
Программа имеет открытый коммуникационный интерфейс, поэтому
легко настраивается на любые контроллеры, как отечественного, так и
зарубежного производства.
1.3.4 Пакет программ Genesis For Windows
Аналогичной
по
возможностям
SCADA–системой
является
программный пакет Genesis For Windows фирмы Iconics [5]. Модульная
структура Genesis For Windows, основанная на принципе “клиент–
сервер”, позволяет создавать из отдельных полностью независимых
частей
пакета
именно
тот
интерфейс
оператора,
управляющую
программу или другое приложение, которое наиболее подходит для
16
решения конкретной задачи. Программирование производится на
встроенном макроязыке, созданном на основе макроязыка Visual Basic
for Applications фирмы MicroSoft. Пакет содержит драйверы к более чем
250 из производимых в мире контроллеров и систем ввода/вывода.
1.3.5 Итог
Появление стандарта IEC 1131–3 несомненно стало значительной
вехой
в
истории
развития
систем
подготовки
программ
для
промышленных контроллеров. Однако большинство существующих
продуктов еще не поддерживают в полной мере требования данного
стандарта. Так например пакеты Genesis For Windows ориентирован на
язык Visual Basic, который значительно отступает от требований
стандарта. Система ULTRALOGIC хотя и придерживается требований
стандарта, но фактически предоставляет возможность использовать
только один из стандартизованных языков ( FBD ).
Таким образом, в связи с появлением стандарта Международной
Электротехнической
Комиссии
возникла
потребность
в
системах,
опирающихся на его требования. Системы подготовки программ,
поставляемые вместе с конкретными контроллерами их предприятиями–
изготовителями в значительной мере не отвечают стандарту. Из
рассмотренных
выше
наиболее
известных
систем
наиболее
привлекательной, несмотря не некоторые недостатки выглядит система
ULTRALOGIC.
Преимущества предоставляемые PC–контроллерами по сравнению
с PLC в большинстве приложений очевидны и в последнее время все
более остро ощущается необходимость в универсальной системе
подготовки
программ
для
этих
контроллеров,
соответствующей
стандарту на языки программирования для систем автоматизации
технологических процессов. Пока это не произойдет, пользователи
17
будут ограничены в выборе аппаратной части для своей систему АСУТП
поддержкой имеющейся у них системы подготовки программ.
1.4 Обзор операционных систем реального времени
1.4.1 Кратко о системах реального времени
ОС
общего
распределение
назначения
ресурсов
ориентированы
компьютера
между
на
оптимальное
пользователями
и
задачами (системы разделения времени). В ОСРВ подобная задача
отходит на второй план - все отступает перед главной задачей - успеть
среагировать на события, происходящие на объекте.
Другое отличае - применение ОСРВ всегда связано с аппаратурой, с
объектом, с объектом, с событием, происходящими на объекте. Система
реального времени (СРВ) как аппаратно программный комплекс
включает в себя датчики, регистрирующие события на объекте, модули
ввода-вывода, преобразующие показания датчиков в цифровой вид, и
компьютер с программой, реагирующей на события происходящие на
объекте. Коренные отличая в структуре ОСРВ от структуры ОС общего
назначения, являются следствием того, что ОСРВ ориентированна на
обработку внешних событий,
хотя
пользовательские
интерфейсы
стараются делать похожими.
Кроме того, применение ОСРВ всегда конкретно. ОСРВ служит только
инструментом
для
создания
конкретного
аппаратно-программного
комплекса реального времени. Проектируя и разрабатывая конкретную
СРВ, программист всегда точно знает, какие события могут произойти на
объекте, знает критические сроки обслуживания каждого из этих
событий.
Назовем
системой
реального
времени
аппаратно-программный
комплекс, реагирующий в предсказуемые времена на непредсказуемый
поток внешних событий.
Это означает, что:
18
1)Система должна отреагировать на событие, произошедшее на
объекте, своевременно, т.е. в течении времени, критического для этого
объекта (meet deadline).Отсутствие реакции в предсказанное время
считается ошибкой для СРВ.
2)Система
должна
успевать
реагировать
на
одновременно
происходящие события.
Различают СРВ двух типов - системы жесткого реального времени
и системы мягкого реального времени. Основное отличие между
системами жесткого и мягкого реального времени можно выразить так:
система жесткого реального времени никогда не опаздывает с реакцией
на событие, система мягкого реального времени - не должна опаздывать
с реакцией на событие.
СРВ, в отличии от систем общего назначения, имеет две части система разработки и система исполнения.
Система исполнения ОСРВ - это набор инструментов (ядро, драйверы,
исполняемые модули), обеспечивающих функционирование приложения
реального времени. Система исполнения ОСРВ и компьютер, на
котором она выполняется, называют целевой системой.
Система разработки - набор средств, обеспечивающих создание и
отладку приложения реального времени.Системы разработки
(компиляторы, отладчики и т.п.) работают, как правило, в популярных
ОС общего назначения.Кроме того, многие ОСРВ имеют резидентные
средства разработки, исполняющиеся в среде самой ОСРВ, - особенно
это относится к ОС класса «ядра».
1.4.2 Параметры ОС РВ
1) Время реакции системы.
Почти все производители СРВ приводят параметр - время реакции
системы на прерывание (interrupt latency). Этот параметр является
ключевым, но на этот параметр без дополнительных пояснений не
19
нужно
обращать
внимания,
т.к.
нет
общепринятой
методологии
измерения этого параметра
Интервал времени - от момента возникновения события на объекте до
выполнения первой инструкции в программе обработки этого события - и
является
временем
реакции
системы
на
события.
Из
чего
он
складывается?
Время выполнения цепочки действий - от события на объекте до
генерации прерывания - никак не зависит от
ОСРВ и целиком
определяется аппаратурой, а вот интервал времени от возникновения
запроса на прерывание и до выполнения первой инструкции его
обработчика определяется целиком свойствами ОС и архитектурой
компьютера. Причем это время нужно оценивать в худшей для системы
ситуации (в это время происходят другие прерывания, процессор
загружен,
могут
выполнятся
какие-то
действия
блокирующие
прерывания).
2) Время переключения контекста.
Все ОСРВ являются многозадачными, т.к. они должны одновременно
обрабатывать несколько событий. Поэтому, для оценки накладных
расходов системы при обработке параллельных событий, необходимо
знать время, которое система затрачивает на передачу управления от
процесса к процессу. Это время называется временем переключения
контекста.
3) Размеры системы.
Для систем реального времени важным параметром является размер
системы исполнения, а именно суммарный размер минимально
необходимого для работы приложения системного набора (ядро,
системные модули, драйверы и т.д.). Хотя с течением времени значение
этого параметра уменьшается, но все равно он остается важным, и
производители СРВ стремятся к тому, чтобы размеры ядра и
обслуживающих модулей системы были невелики.
20
4) Возможность исполнения системы из ПЗУ (ROM).
Это свойство ОСРВ - одно из базовых. Оно позволяет создавать
компактные встроенные СРВ повышенной надежности, с ограниченным
энергопотреблением, без внешних накопителей.
1.4.3 Классы СРВ
1) Исполнительные СРВ.
У этих систем система разработки и система исполнения имеют разные
платформы.Приложение
РВ
разрабатывается
на
host-компьютере
(компьютере системы разработки), затем компонуется с ядром и
загружается
в
целевую
систему
для
исполнения.
Как
правило,
приложение РВ – это одна задача, и параллеризм здесь достигается с
помощью нитей, что и является причиной высокой реактивности
системы. Но эта причина имеет и отрицательные следствия –
“зависание”
всей
системы
при
“зависании”
нити,
проблемы
с
динамической подгрузкой новых приложений.
Системы разработки для продуктов этого класса традиционно дороги
(~$20000), но их качество и функциональность традиционно хороши, т.к.
они были изначально кроссовыми.
Область применения – компактные СРВ с хорошим временем реакций.
2) Ядра РВ.
В этот класс входят системы с монолитным ядром, где находится
реализация всех механизмов РВ этих ОС.
Системы
этого
класса,
как
правило,
модульные,
хорошо
структурированные, имеют наиболее развитый набор специфических
механизмов РВ, компактные и предсказуемые.
Особенность
систем
этого
класса
–
высокая
степень
масштабируемости (как компактные СРВ, так и большие системы
сервисного класса можно делать).
21
Как правило ядра РВ, имеют два типа систем разработки – кроссовую и
резидентную.
3) UNIX’ы РВ.
Так получилось, что СРВ создавались во время расцвета UNIX’а и
поэтому многие из них содержали те или иные заимствования из этой
красивой концепции ОС.
Некоторые разработчики ОС РВ решили переписать ядро UNIX’a,
сохранив при этом интерфейс пользовательских процессов с системой,
насколько это было возможно. Результат получился отличный –
получили и РВ, и сразу весь набор пользовательских приложений
(компиляторы, пакеты, различные инструментальные системы).
Недостатки:
системы
РВ
получаются
достаточно
большими
и
реактивность их ниже, чем реактивность систем первых двух классов.
4) Расширения РВ для Windows NT.
В 1997-98 гг. несколько фирм объявили о создании расширении РВ для
Windows NT. В свое время появление UNIX’ов РВ означало ни что иное
как попытку применить господствующую программную технологию для
создания приложений РВ. Появление расширений РВ для Windows NT
имеют те же корни, ту же мотивацию – огромный набор прикладных
программ под Windows, мощный программный интерфейс Win32,
большое количество специалистов знающих эту систему. Конечно,
хочется получить в СРВ все эти возможности.
Поверхностный анализ Windows NT показывает, что эта система не
годится для построения систем жесткого РВ (система непредсказуема –
время выполнения системных вызовов и время реакции сильно зависит
от загруженности системы, система велика, нет механизмов защиты от
“зависаний” и т.п.). Поэтому даже в системах мягкого РВ Widows NT
можно использовать только при выполнении целого ряда ограничений.
Разработчики расширений пошли двумя путями.
22
1) Использовали ядра классических ОСРВ в качестве дополнения к ядру
Windows NT. Таковы решения фирм LP Elektroniks и Radisys. В
первом случае параллельно с Windows NT (на одном компьютере)
работает ОС VxWorks, во втором случае – InTime. Кроме того,
предоставляется набор функций для связи для связи приложений РВ
и приложений Windows NT. У LP Elektroniks это выглядит так: вначале
стандартным образом загружается Windows NT, затем с помощью
специального загрузчика загружается ОС VxWorks, распределяя под
себя необходимую память Windows (это позволяет в дальнейшем
избежать конфликтов памяти между двумя ОС). После этого на
компьютере работает ОС VxWorks, отдавая процессор ядру Windows
NT только в тех случаях, когда это позволяют приложения VxWorks. В
качестве канала синхронизации и обмена данными между Windows
NT и VxWorks служат псевдодрайверы TCP/IP в обеих системах.
Технология работы двух ОС на одном компьютере следующая:
работу с объектом выполняет приложение РВ, передавая затем
результаты
приложениям
Windows
NT
дляи
дальнейшей
их
обработки.
2) Вариант расширений фирмы VenturCom выглядит иначе: здесь
Ядра реального времени
Исполнительные
ОСРВ
Компактные
встраиваемые
системы
Windows NT
РВ
UNIX’ы
реального
времени
Большие системы
РВ
Рис. 1.1 Область применения расширений РВ и ОСРВ.
попытались “интегрировать” РВ в Windows NT путем исследования
причин задержек и “зависаний” и устранения этих причин с помощью
23
подсистемы РВ. Решения фирмы VenturCom (RTX 4.x) базируются на
модификациях HAL (уровень аппаратных абстракций Windows NT),
через
который
драйверы
Модифицированный
и
HAL
взаимодействуют
дополнительные
с
клавиатурой.
функции
(RTAPI)
отвечают также за сиабильность и надежность системы, обеспечивая
отслеживания краха Windows NT, “зависания” приложений или
блокировку прерываний. В состав RTX входит подсистема РВ RTSS, с
помощью
которой
Windows
NT
расширяется
дополнительным
набором объектов (аналогичным стандартным, но с атрибутами РВ).
Среди новых объектов – нити РВ, которые управляются специальным
планировщиком РВ (256 фиксированных приоритетов, алгоритм –
приоритетный с вытеснением).
Результаты
независимых
тестирований
перечисленных
выше
расширений РВ для Windows NT показывают , что их можно использовать
для построения систем жесткого РВ.
Область применения расширений РВ – большие СРВ, где требуется
визуализация, работа с базами данных, доступ к Интернет и т.п.
Приложения
приложения
TCP/IP
драйвер
Разделяемая
память
Shell
Windows NT
TCP/IP
драйвер
Shell
Рис. 1.2 VxWorks и разделяемая память
1.4.4 Windows CE
Windows CE-это самый молодой продукт фирмы Microsoft. Она широко
применяется в ручных персональных компьютерах самого разного
назначения.
24
До
появления
Windows
высокоинтегрированного
CE
не
существовало
масштабируемого
“родового”
программного
решения,
совместимого с ОС Windows и отвечающего всем потребностям рынка
встраиваемых систем. Разработчикам приходилось собирать ОС “по
кусочкам”, беря необходимые компоненты у разных производителей.
Скорость такой разработки была весьма далека от оптимальной.
Потребность же в быстром выходе продукта на рынок в случае
встроенных систем растет особенно быстро, а применение комерческих
ОС дает такое огромное преимущество, как возможность использования
готовых серийных компонентов. Еще большие возможности дает ОС,
имеющая “родственные” связи с настольными системами и способной
поддерживать усеченные версии Microsoft Exel, Word и Internet Explorer в
4 Мбайт ПЗУ и 2 Мбайт ОЗУ.
Решает эти проблемы Windows CE выпущенная в 1996 году и
являющаяся плодом двух незавершенных проектов Microsoft. Один из
них “WinPad”, другой “Pulsar”. В1994 году оба проекта были закрыты, а
соответствующие
группы
были
объединены,
получив
задачу
использовать наработки в проекте мобильной вычислительной системы
с кодовым названием “Pegasus”, сиречь Windows CE.
Группа
Pulsar
разработала
небольшое
операционное
ядро
с
подмножеством API32, работающее на RISC-процессорах. Оно стало
основой Windows CE, нашедшей применение в “ручных” персональных
компьютерах
типа
Cassiopeia
(Casio),
PC
Companion
(Compaq),
карманных персональных компьютеров Hitachi, MobilePro (NEC), Velo
(Philips) и др.
Область применения Windows CE все еще не выходит за рамки
персональных компьютеров, но ее границы продолжают расширяться.
Самая минимальная конфигурация Windows CE может быть записана
в ПЗУ объемом около 200 К. Однако более распространенная
конфигурация, поддерживающая регистрацию данных и состоящая из
25
ядра, файловой системы, отладчика ядра и коммуникации стеков,
требует около 500 К ОЗУ. А самый “умный” персональный компьютер с
возможностью загрузки стандартных прикладных программ требует
около 4 М ПЗУ и 2 М ОЗУ.
Windows CE – это полноценная многозадачная 32-разрядная ОС с
вытеснением задач по приоритетам (как и Windows95, Windows NT).
Кроме того, Windows CE проектировалась так, чтобы обслуживание
одного прерывания блокировало другое на минимально возможное
время. В частности, прерывания в Windows CE обслуживаются двумя
программными компонентами: традиционной программой обработки
прерываний ISR (Interrupt Service Routine) и нитью обслуживания
прерывания
IST
(Interrupt
Service
Thread).
При
возникновении
прерывания запускается ISR. Будучи максимально короткой и быстрой,
ISR просто активизируется, передает ОС соответствующий сигнал и
завершается. По этому сигналу запускается соответствующая IST. IST
ничем не отличается от обычной нити ОС, кроме своего назначения, а
значит прикладные программы могут манипулировать приоритетами IST,
поддерживая оптимум потребления и использования ресурсов и
производительности. Это позволяет использовать Windows CE во
многих приложениях.
В Windows CE реализована поддержка до 32 процессов, но но ее
сила, как многозадачной ОС, основана на многонитиевости. Количество
поддерживаемых нитей ограничивается только объемом доступной
памяти.
Windows CE 2.0 имеет такие возможности:
 поддержка символов Unicode;
 виртуальная Java-машина (JVM);
 поддержка семейства x86 (Windows CE 1.0 работала только под
управлением RISC процессоров);
26
 подкачка в память;
 API-сокеты, а также API WinInet (последний позволяет прикладным
программам использовать протоколы HTTP и FTP);
 Поддержка ActiveX и т.п. (что показано на рисунке).
Таблица 1.1
Многоуровневая модульная архитектура Windows CE 2.0
Приложения
Командная оболочка
Pocket Internet Explorer CE Средства удаленной связи
Подмножества: Win32 API, ActiveX, TAPI, HTML 3.2, Visual Basic, Java, MFC
IrDA
TCP/IP PPP
Ядро
GUI
Библиотека
объектов
Устанавливаемые драйверы – модули ПК, NDIS…
OAL и управление энергопотреблением
1.4.4.1 Windows CE и реальное время
Windows
CE
обладает
многими
характеристиками
ОС
РВ.
Планирование процессов строится на базе фиксированных приоритетов
с наследованием приоритета процесса-предка, которое поддерживается
ее блокирующим протоколом. Время задержки обработки прерываний
мало. Есть многопроцессность и многонитиевость. Характеристики РВ у
Windows CE выше чем у Windows NT или Windows95, но все же Windows
CE не обеспечивает предсказуемого отклика на внешние события.
Есть проблемы с числом уровней приоритетов – их только 7, при этом
два
самых
старших
зарезервированны
за
нитями
обработки
прерываний.
Источником проблем может быть замещение страниц. В целях
экономии ОЗУ Windows CE сжимает хранящиеся в файловой системе
ОЗУ/ПЗУ коды и данные. Страницы сжатых кодов выгружаются в ОЗУ,
где
перед
исполнением
развертываются.
Для
обеспечения
предсказуемости характеристик коды драйверов откачке/подкачке не
27
подвергаются (т.е. в ОЗУ фиксированы), чего нельзя сказать о
пользовательских программах, а это может повлиять на детерминизм.
В Windows CE отсутствуют таймеры WIN32 с возможностью
ожидания, поэтому в спецификации данной версии API WIN32 точность
отсчета
ограничивается
1
мс.
При
реализации
же
этого
API
длительность импульса часто берется в 10 раз больше. Это сильно
противоречит потребностям некоторых приложений РВ, где нужна
точность
в
100
мкс.
Вдобавок
ко
всему,
испытания
выявили
взаимодействие подпрограмм тактирования.
Из выше сказанного можно сделать вывод, что для приложений
жесткого РВ Windows CE не годится.
1.4.4.2 Расширения Windows CE для жесткого РВ
Также как и для Windows NT, для Windows CE можно разработать
расширения РВ. Причем для этого нужно только увеличить число
приоритетов,
разрешить
вложенность
прерываний
и
улучшить
метрологические характеристики. Фирма VenturCom уже работает над
расширениями Windows CE для жесткого РВ. Это расширение по своей
структуре и функциям аналогично системе RTX для Windows NT, вплоть
до API интерфейса. RTX определяет API РВ (RTAPI) специально для
условий жесткого реального времени в среде WIN32 и предоставляет
подсистему
РВ
RTSS,
в
которой
этот
API
реализован
детерминированным образом. RTAPI определяет часы и таймеры
высокого
разрешения,
планирование
на
базе
фиксированных
приоритетов (128 уровней), доступ к шине ввода/вывода и физическим
адресам памяти из пользовательских процессов, установку прерываний
от устройств и приоритетов прерываний, межпроцессную связь на базе
семафоров, сообщений и разделяемой памяти.
28
Объем дополнительного кода для поддержки жесткого РВ,
оценивается приблизительно в 50 Кбайт (но оно работает только на
процессорах фирмы Intel).
1.4.4 QNX
QNX – это ОС стандарта POSIX созданная фирмой QNX (Quantum)
SoftWare Systems, Ltd., Canada. QNX была первой коммерческой ОС,
которая позволила использовать передачу сообщений в качестве
основного средства в качестве основного средства взаимодействия
между процессами (IPC). Разделение задач по приоритетам, быстрое
обслуживание прерываний и технология IPC делают эту ОС одной из
лучших.
В QNX обеспечивается сетевое взаимодействие “каждый с каждым”
между любыми узлами сети. В последнее время в состав QNX были
включены библиотеки, реализующие подмножество API32.
QNX состоит из микроядра, окруженного группой взаимодействующих
между собой процессов (рис. 1.3). В QNX ядро имеет очень маленький
размер (7 Кбайт по данным на 1994 год) и выполняет две основные
функции:1) передача сообщений (доставка сообщений от одного
Администратор
процессов
Администратор
файловой системы
Микроядро
Администратор
устройств
Администратор
сети
Рис. 1.3 Структура ОС QNX
процесса
другому
во
всей
ОС);
2)
диспетчеризация
процессов
(диспетчер является частью ядра и привлекается всегда, когда
29
процессы изменяют свое состояние в результате событий, связанными с
сообщениями или прерываниями).
ОС QNX включает в себя следующие относительно независимые
группы (сохраняя их интерфейс с ядром можно менять их содержимое):
1) Администратор задач (Process Manager). Отвечает за распределение
памяти, запуск и окончание задач в системе.
2) Администратор
периферийных
устройств
(Device
Manager).
Управляет всей периферией. Он взаимодействует с драйверами этих
устройств, также являющимися отдельными задачами. Он отвечает
за такие вспомогательные функции, как вывод эха на экран, стирание
и восстановление строк и т.д.
3) Администратор
файловой
системы
(Filesystem
Manager).
Осуществляет поддержку файловой системы.
4) Сетевой
администратор
(Network
Manager).Обеспечивает
коммуникацию в сети.
QNX поддерживает 32 уровня приоритетов для задач и 3 метода
диспетчеризации: FIFO (обработка в порядке поступления), round-robin
(“карусель” – кольцевой список готовых к выполнению задач), adaptive (с
понижением приоритетов).
Сеть QNX объединяет всю сеть персональных компьютеров в единый
гомогенный набор ресурсов с абсолютной прозрачностью доступа к ним.
Так, узлы могут добавляться и исключаться из сети, не влияя на
целостность системы. В одну сеть можно объединить разнородный
набор intel совместимых компьютеров. На одной машине можно
объединить сети Ethernet, Arcnet и TokenRing. QNX поддерживает до 255
узлов сети (по данным на 1994 год). На каждом узле может быть по 64
внешних устройства.
Ключевым вопросом доступа и вычислений остается проблема
быстрой
коммутации.
переключения задач.
QNX
обеспечивает
высокую
скорость
30
Файловая система. Эта система подобна S5fs (файловая система
UNIX’а) в том, что имеет древовидную структуру, те же соглашения по
наименованию файлов и обеспечению безопасности файлов. Она имеет
следующие преимущества (по сравнению с S5fs): прочность (живучесть),
уменьшенная фрагментарность файлов и увеличенная скорость работы.
Возможны множественные ссылки времен на один и тот же образ файла
на диске. На одном компьютере вместе с QNX можно разместить и
другие ОС (MS-DOS, XENIX).
QNX имеет номера групп доступа, как и в других ОС (для поддержки
авторизированного доступа).
Еще одной ключевой особенностью QNX, гарантирующей гибкость и
эффективность системы, является система монтируемых библиотек.
Эти библиотеки могут создаваться пользователем. Важной функцией
разделяемых библиотек является обеспечение независимости системы
в случае замены оборудования.
1.5 Современное состояние теории сетей Петри
С помощью сетей Петри и ее модификаций можно описать практически любой технологический процесс основанный на работе объектов дискретного типа. Рассмотрим классическую структуру сети Петри.
1.5.1 Классическая сеть Петри
Сеть Петри - это ориентированный граф с вершинами двух типов:
позиции и переходы, в котором дугами соединяются только вершины
разного типа. В позиции помещаются фишки (метки), которые, перемещаясь по определенным правилам, отображают динамику процесса.
Размещение фишек в позициях называется маркировкой сети Петри.
При задании сети всегда указывается ее начальная маркировка.
Изменение маркировки происходит в результате выполнения (срабатывания) переходов, каждому из которых сопоставляется некоторое
внешнее событие. Переход срабатывает, если во всех его входных
31
позициях (из которых ведут дуги в переход) есть фишки и наступает это
событие. При срабатывании перехода из каждой его входной позиции
удаляется фишка, а в каждую выходную позицию (в которую ведет дуга
из перехода) фишка вносится.
Пример сети Петри с позициями и переходами приведен на рисунке
1.4.
В начальной маркировке фишка находится в позиции p1, а все остальные позиции сети пусты. При срабатывании перехода t1 фишка
переносится из позиции p1 в позицию p2, а при срабатывании перехода
t2 фишка удаляется из позиции p2 и по одной фишке вносится в позиции
p3 и p4 и т.д.
Сеть Петри называют безопасной, если в ней в любой маркировки,
достижимой из начальной, в любой позиции находится не более одной
фишки. Сеть называют живой, если в ней из любой маркировки,
достижимой из начальной, с помощью цепочки переходов можно возt3
t1
p1
t2
p3
p2
p5
p7
t4
t6
p4
t5
p6
Рис. 1.4 Пример сети Петри с позициями и переходами
вратится в начальную маркировку, и любой переход срабатывает в
одной из достижимых маркировок. Сеть, изображенная на рис. 1.4.,
является безопасной и живой.
Нагруженная сеть Петри - представляет из себя сеть, позиции
которой нагружены (помечены) исполнительными действиями на объекте управления, а переходы дискретными сигналами, поступающими от
датчиков объектов управления.
32
1.5.2 Иерархическое представление сетей Петри
Иерархическое представление сетей Петри опирается на понятие
"сложная"
сеть.
"Сложной"
сетью
Петри
называется
частично
упорядоченное множество сетей Петри, удовлетворяющее следующим
условиям:
– все сети Ni, где i > 0, обязательно имеют вершины-входы, в
которые не ведет ни одной дуги (срабатывают при любой маркировке) и
вершины-выходы, из которых не ведет ни одной дуги (сети с такими
свойствами называются блоками);
– отношение между сетями графически представляется деревом,
корню которого соответствует старшая сеть N0 (деревом называется
ориентированный граф, в котором в одну вершину-корень не заходит ни
одной дуги, а во все остальные вершины ведет по одной дуге);
– для любых двух сетей, соответствующих входной и выходной
вершине относительно дуги дерева отношений, в сети присутствует
особая позиция, называемая дублером блока. Между входными
(выходными) вершинами дублера и входом (выходом) дублируемого
блока существует взаимно однозначное соответствие. При этом каждый
входная (выходная) вершина и соответствующий ей вход (выход)
срабатывают одновременно, и только одновременно.
– начальные
маркировки
сетей,
образующих
множество
N,
согласованны таким образом, что фишка в дублере находится
только
тогда,
когда
не
все
позиции
соответствующего
дублируемого блока пусты .
1.6 Подход к выбору языка программирования промышленных
контроллеров
В настоящее время круг языков для программируемых логических
контроллеров
сузился,
благодаря
опубликованию
еще
в
1992г
международного стандарта IEC 1131-3. И, хотя, ряд фирм, выпускающих
33
ПЛК,
еще
снабжают
контроллеры
языками
своей
собственной
разработки , на рынке программного обеспечения для ПЛК заметно
преобладание CASE и SCADA-систем, ориентирующихся на этот
стандарт.
Однако,
поставим
вопрос
-
всех
ли
пользователей
удовлетворяет названный стандарт в его нынешнем виде. Оказывается
не всех.
Языки SFC и ST (описаны в разделе 1.2) используемые в паре,
составляющие полную и завершенную среду для программирования
ПЛК,
не
всегда
удовлетворяют
пользователей,
например,
из-за
быстродействия или невозможности доступа к системным ресурсам, что
заставляет прибегать к использованию языков типа "С", который не
входит в стандарт.
Так или иначе, но продолжается работа по созданию языков для
программирования
ПЛК.
Обратим
внимание,
например,
на
язык
FlowChart фирмы Think & Do. Он оказался настолько удачным, что даже
фирма CJ International включила его в свой популярный пакет IsaGraf
(реализующий все пять языков стандарта IEC 1131-3). Ведутся
переговоры о включении языка FlowChart в стандарт IEC 1131-3. Еще
один кандидат на роль языка для программирования ПЛК – Java
реального времени (real-time Java) и встроенный Java (embedded Java).
Этот вариант является более универсальным и перспективным.
Язык Java
Безусловно, важным является вопрос выбора базового языка, на
основе которого будет формироваться целевой код для ПЛК. В
предлагаемом подходе в качестве такого языка предлагается Java в
силу двух основных причин:
– объектно-ориентированная конструкция языка, что отвечает
рассматриваемой концепции;
– мобильность – т.е. переносимость языка на разные программноаппаратные платформы.
34
К тому же язык Java в настоящее время, что называется, "на
подъёме" ввиду широкого использования в сети Internet для передачи
апплетов.
Программа компонуется максимально из трёх составных частей:
1) результат генерации <Сеть Петри + сценарный язык>;
2) результат
генерации
<ускоренное
вычисление
системы
логических функций>;
3) модули, непосредственно подготовленные на языке Java.
В результате компиляции программы на языке Java получается так
называемый байт-код, который затем может выполняться в режиме
интерпретации на различных аппаратных и программных платформах.
Поэтому понятно, что в плане быстродействия Java уступает языкам
типа С или Паскаль, которые компилируются в машинный код
конкретного процессора. Но из опыта эксплуатации систем типа IsaGraf,
также имеющим интерпретирующий характер, можно предположить, что
результирующее быстродействие достаточно для большого числа
приложений.
Учитывая
предложенное
решение
по
ускорению
вычисления системы логических функций [19], а также новые разработки
в
части
ускорения
исполнения
байт-кода,
можно
считать,
что
предложенный подход с использованием языка Java имеет неплохие
перспективы.
35
2. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
ПРОМЫШЛЕННЫХ КОНТРОЛЛЕРОВ НА БАЗЕ СЕТЕЙ
ПЕТРИ И ЯЗЫКА JAVA
Предварительный анализ
2.1
Целью данной дипломной работы является создание системы
программирования промышленных контроллеров на базе аппарата
сетей
Петри
поставленной
и
языка
задачи
Проводя
Java.
можно
выделить
предварительный
в
ней
три
анализ
независимые
подзадачи:
– целью
первой
подзадачи
является
описывающей
рассмотренную
позволяющую
проводить
над
создание
выше
теорию
ней
операции
системы
сетей
Петри,
проверки
на
правильность и обеспечивающей интерфейс между пользователем
и системой представления сетей Петри, а также компиляцию
нагруженной сети Петри в код на языке Java. Эта система является
ПО инструментальной машины;
– целью второй подзадачи является разработка модуля имитации
контроллера (оболочка для программы, полученной в результате
компиляции), который выполняет следующие действия: выполняет
код полученный в результате компиляции, имитирует работу
контроллера
котроллера
(устанавливает
и
взаимодействие
имитирует
с
значения
таймеры),
инструментальной
входных
обеспечивает
машиной
сигналов
сетевое
(передает
положение маркеров в позициях и обеспечивает управление ходом
выполнения программы от инструментальной машины). Этот
модуль является ПО целевой машины;
– целью третьей подзадачи является разработка модуля, который
получает
байт-код
языка
Java,
сгенерированный
ПО
36
инструментальной машины, и запускает интерпретатор Java +
<подзадача два>. Этот модуль является ПО целевой машины.
Обоснование выбора методологии и языка
2.2
программирования
К настоящему времени в программировании сформировалось
несколько направлений [5]:
-
процедурное программирование
-
модульное программирование
-
объектно-ориентированное программирование
В процедурном программировании основное внимание уделяется
алгоритму, т.е. некоторой заданной последовательности действий,
выполнение которых приводит к получению результата вычислений.
Языки программирования, поддерживающие эту модель, называются
процедурными. Главное внимание в них уделяется построению
процедур и, как следствие решению следующих вопросов: передача
аргументов в процедуры, получение вычисленных значений из
процедур,
внутренняя
организация
процедур.
Данная
модель
является лучшей для решения различного рода математических
задач,
имеющих
алгоритмический
характер
и
использующих
небольшие объемы данных. Если же необходимо обрабатывать
большие
объемы
данных
(в
базах
данных,
в
системах
автоматизированного проектирования, при организации человекомашинных систем, в различных графических системах), то здесь
целесообразно использовать другие направления.
В модульном программировании основные акценты перемещаются
на
построение
модулей.
Основное
направление
данного
программирования заключается в следующем: данные и функции,
которые манипулируют этими данными, объединяются в единый модуль,
устанавливаются специальные правила доступа к элементам модуля
37
(функциям и данным); максимально изолируются друг от друга
интерфейс и реализация, отражающая всю совокупность действий,
необходимых для поддержки интерфейса. Рассмотрим преимущество
данной методологии по сравнению с процедурной при написании
больших программ. При процедурном программировании, если над
разработкой программы будет работать несколько программистов, то им
необходимо решить следующие проблемы:
- договориться
переменных,
т.к.
об
использовании
использование
одного
имен
имени
глобальных
для
разных
переменных (разными программами) приводит к ошибке.
- договориться об организации общих данных и способах
доступа к ним.
Для больших программ указанные проблемы могут оказаться очень
сложными.
В
данном
случае
лучше
использовать
модульное
программирование, т.е. поручить каждому программисту реализовать
отдельную часть программы. В данном случае он сам отвечает за
конструирование всех необходимых данных и процедур. Теперь
вместо решения вышеперечисленных проблем надо продумать только
взаимодействие сконструированных модулей в программе. Доступ к
данным будет осуществляться только через интерфейс, что исключит
случайное изменение данных и, как следствие ошибки в программе.
Объектно-ориентированное
построения
программ
в
программирование
виде
множества
–
это
метод
взаимодействующих
объектов, структура и поведение которых описаны соответствующими
классами, и все эти классы являются компонентами иерархии классов,
выражающей отношение наследования [5]. Основными принципами
объектно-ориентированного
программирования
являются:
пакетирование, наследование, полиморфизм, передача сообщений.
Пакетирование – объединение в одном объекте данных и функций,
которые манипулируют этими данными. Доступ к данным либо
38
ограничен, либо запрещен. Этот же принцип является основным и в
модульном программировании.
Наследование обеспечивает общность интерфейса между так
называемыми базовыми и производными классами. Базовый класс
является родителем, а производный – ребенком. Родитель передает
ребенку все лучшее, что он имеет, а ребенок наследует это лучшее и
дополняет его чем-то своим, индивидуальным. В этом смысле дети
лучше
родителей,
Использование
т.е.
этого
производный
принципа
класс
лучше
позволяет
базового.
развивать
и
совершенствовать программные продукты, используя в них идеи
предшествующих
программ
(например,
библиотек
классов)
без
изменения их исходного кода и без повторной компиляции.
Полиморфизм обеспечивает использование одного и того же
имени для выражения различных действий. Поддержка полиморфизма в
объектно-ориентированном программировании осуществляется через
виртуальные функции и идею переопределения операторов.
Передача сообщений выражает основную методологию построения
объектно-ориентированных
программ.
Такие
программы
представляются в виде набора объектов и передачи сообщений
между этими объектами.
Из рассмотренных выше направлений в программировании для
разработки системы графического отображения СП лучше всего
подходит
объектно-ориентированный
подход.
В
качестве
языка
программирования выбран объектно-ориентированный язык С++, а в
качестве среды программирования Borland C++ Builder 3.
Проектирование интерфейса пользователя - это независимая от
приложений технология, для которой было разработано несколько
весьма
эффективных
обеспечения
выбранную
библиотек
многократного
методологию
и
компонентов
использования.
язык
Беря
программного
во
программирования,
внимание
выбор
был
39
остановлен на RAD-системе разработки программ Borland C++ Builder 3
фирмы Borland.
Атрибуты
Главный модуль
Модуль редактирования
атрибутов вершины
Управление
Управление,
данные
Данные
Модуль
сетевого
взаимодействи
я
Управление
Данные
Управление,
переменные,
атрибуты
Модуль описания
переменных
программы
Сгенерированная
программа
Программа
PetryNet.exe
Модуль компиляции
Управление
Данные
Метки
Поток сетевого
взаимодействия
Модуль сетевого
взаимодействия
Поток отображения
данных
Данные,
управление
Данные,
управление
Управление
Главный поток
Модуль
запуска
программы
Программа
NetManager.exe
Данные,
управление
Поток управления
тех. процессом
Данные,
управление
Поток таймеров
Программа Programm.java
Рис. 2.1 Структура системы
Данная
система
обеспечивает
проектировщика
всеми
необходимыми средствами для разработки интерфейса прикладной
программы, выполняющейся под управлением операционной системы
40
Windows 95/98/NT/2000 с использованием стандартных элементов
управления.
2.3
Структура системы
В результате анализа задачи и проектирования структуры системы
была получена структура системы. Структура системы приведена на
рис. 2.1
Программа PetryNet.exe реализует вторую подзадачу, программа
NetManager.exe
реализует
третью
подзадачу,
а
программа
Programm.java реализует третью подзадачу.
2.3.1
Программа PetryNet.exe
Эта программа состоит из следующих модулей:
- главный модуль;
- модуль редактирования атрибутов вершины;
- модуль описания переменных программы;
- модуль компиляции;
- модуль сетевого взаимодействия (см. рис. 2.1).
Рассмотрим каждый модуль.
2.3.1.1 Главный модуль
Этот модуль реализует следующие задачи:
- графический редактор сетей Петри (был исходными данными
разработки системы в целом);
- обеспечивает интерфейс с пользователем;
- обеспечивает взаимодействие модулей программы между собой;
2.3.1.2 Модуль редактирования атрибутов вершины
Этот модуль выполняет следующие задачи:
- нагрузку позиции;
- нагрузку перехода.
41
2.3.1.3 Модуль описания переменных программы
Этот модуль позволяет описать переменные программы, а именно
типы и имена переменных. Требования на имена переменных такие же
как и в C++, но можно применять кирилицу, а так же переменная не
должна начинаться с символа ‘_’. Длина имени переменной не должна
превышать 255 символов. Переменные могут быть следующих типов:
- битовый вход; это битовые переменные, которые инициализируются
датчиками от объекта управления;
- битовый выход; это переменные, значения которых передаются на
объект управления (управление объектом);
- битовая память; это переменные битовой памяти контроллера;
- байтовая память; это переменные байтовой памяти контроллера;
- таймера; это переменные таймеров.
Эти переменные сохраняются в классе, который нахожится в главном
модуле. Так же эти переменные сохраняются в файле.
2.3.1.4 Модуль компиляции
Этот модуль реализует следующие функции:
- просмотр нагруженной сети Петри и формирование свойств позиций и
переходов,
необходимых
для
компиляции;
проверку
сети
на
безопасность; формирование свойств самой сети Петри;
-
запись в файл Programm.java каркаса этой программы;
- по полученным свойствам сети Петри и ее вершин, генерирует в
файл Programm.java поток, выполняющий сеть Петри, при этом
проверяем типы и имена переменных, которые используются в
программе, с именами и типами переменных, которые описаны в
модуле описания переменных программы.
2.3.1.4.1 Обоснование метода компиляции
Данная задача компиляции отличается от стандартных задач этого
типа тем, что мы не преобразуем массив строк одного языка в массив
42
строк другого, а анализируем массивы объектов (массив переходов и
массив позиций), связи этих объектов между собой (какие позиции для
перехода являются входными, а какие выходными и то же для позиции),
и на основе свойств этих объектов выявляем свойства данной сети
Петри вцелом, и на основе всего этого генерируем список строк языка (в
данном случае языка Java).
Вводим такое свойство сети в целом, как простая цепочка.
Простая цепочка – это подмножество графа операций такое, что первая
позиция этого множества является либо началом цикла (в сети), либо
началом потока, либо имеет более одной входной дуги, последняя
позиция является либо концом цикла, либо концом потока, либо имеет
более одной выходной дуги; все остальные позиции имеют одну
входную дугу и одну выходную дугу.
Каждая простая цепочка реализуется классом в языке Java, так:
class <ID первой позиции в простой цепочке> extends Parent{
int execute(){
выполняем действия описанные в позиции;
ожидаем выполнения условия перехода;
…
выполняем действия описанные в позиции;
ожидаем выполнения условия перехода;
возвращаем номер следующей простой цепочки, либо –1, если конец
потока;
}
}
Поток сети Петри реализуется так:
class Thread<ID первой позиции в потоке> {
определяем массив объектов класса Parent(его размер – число простых
цепочек в потоке);
инициализируем его экземплярами классов простых цепочек;
43
public void run(){
while(пока не конец потока){
вызываем для текущего элемента массива функцию Execute;
устанавливаем текущим элемент массива с индексом, который
возвратила функция Execute;
}
}
}
2.3.1.5 Модуль сетевого взаимодействия
Данный модуль реализует следующие задачи:
- передачу файлов байт-кода программы Programm на целевую
машину (их принимает программа NetManager.exe на целевой
машине);
- передает команду программе NetManager.exe, чтобы та запустила
интерпретатор языка Java для программы Programm;
- взаимодействует с программой Programm (управляет ее работой в
режиме ручного управления – передает ей значения переменных
битового входа; отображает ход ее работы – принимает номера
позиций, в которых есть маркеры и отображает их на графе
операций).
В качестве пртокола передачи данных был выбран протокол
TCP\IP исходя из следующих соображений:
- все современные PC-контроллеры имеют Ethernet-карты (или ArcNet
и т.п.);
- этот протокол обеспечивает надежную передачу данных;
- и, наконец, главная причина – версия Java, на которой была написана
программа Programm, поддерживает только этот протокол.
В архитектуре Клиент\Сервер данное ПО выступает в качестве
клиента.
44
2.3.2 Программа NetManager.exe
Эта программа состоит из следующих модулей (см. рис. 2.1):
- модуль сетевого взаимодействия;
- модуль запуска программы.
Эта программа находится на целевой машине. Для ее написания
была выбрана среда программирования Borland C++ Builder 3, т.к. в ней
очень легко обеспечить сетевое взаимодействий через протокол TCP/IP.
Модуль сетевого взаимодействия выступает в качестве сервера в
архитектуре Клиент\Сервер и выполняет следующие задачи:
- получает байт-код программы Programm и записывает его на жесткий
диск;
- если получена команда на выполнение байт кода, то сигнализирует
об этом модулю запуска программы.
Модуль
запуска
программы
запускает
программу
Programm
(запускает интерпретатор языка Java для нее).
2.3.3 Программа Programm.java
Структура программы представлена на рис. 2.1
Эта программа написана на языке Java, является оболочкой для
программы управления объектом и функционирует на инструментальной
машине.
Алгоритм программы следующий:
Прграмма Programm
{
запуск потока тестирования;//устанавливает значения переменных
//битового входа
запуск потока таймеров;//обеспечивает работу с таймерами
запуск потока отображения данных;//отображает переменные на экране
запуск потока управления объектом управления;//
45
запуск
потока
//PetryNet.exe
}
сетевого
взаимодействия;//взаимодействует
с
46
3. ОРГАНИЗАЦИОННО–ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
3.1 Общие положения
Показатель
экономической
эффективности
использования
программных средств (ПС) в народном хозяйстве учитываются при
обосновании
плановых
вычислительной
показателей
техники,
себестоимости
продукции
производства,
сокращение
таких
эффективности
как
(работ,
экономия
услуг),
численности
применения
от
увеличение
персонала,
снижения
объема
экономия
вычислительных ресурсов.
Определение
определения
эффективности
экономической
ПС
основано
эффективности
на
принципах
производства
и
использования в народном хозяйстве новой техники.
Экономический
эффект
на
стадии
использования
ПС
рассчитывается по показателям замены ранее используемого ПС более
прогрессивным или по показателям включения в систему нового ПС с
целью автоматизации ранее не автоматизированных или не полностью
автоматизированных функций.
На различных стадиях жизненного цикла ПС и в зависимости от
цели
расчета
рассчитываются
и
документально
оформляются
следующие виды экономического эффекта:
– предварительный;
– потенциальный;
– гарантированный;
– фактический.
Предварительный
экономический
эффект
рассчитывается
до
выполнения разработки на основе данных технических предложений и
прогноза использования. Он используется при планировании разработки
и внедрения ПС.
47
Потенциальный
экономический
эффект
рассчитывается
по
окончании разработки на основе достигнутых технико-экономических
характеристик
и
прогнозных
данных
о
максимальных
объемах
использования ПС в народном хозяйстве. Потенциальный эффект
используется при оценке деятельности организации разработчиков ПС.
Гарантированный экономический эффект рассчитывается в виде
гарантированного экономического эффекта для конкретного объекта
внедрения и общего гарантированного внедрения по ряду объектов.
Гарантированный экономический эффект для конкретного объекта
внедрения рассчитывается после окончания разработки для одного
программного
внедрения
разработчиком
гарантированных
удельном
на
основе
эффекте
пользователем
данных
от
сроках
о
гарантированном
применения
ПС
и
объеме
годовом
и
использования ПС. Гарантированный эффект от одного внедрения ПС
рассчитывается
при
оформлении
договорных
отношений
между
организацией – разработчиком и организацией – пользователем.
Гарантированный общий экономический эффект рассчитывается
при ПС на производство на основе обобщения фактических показателей
использования ПС (по ряду объектов внедрения), а также данных об
объемах внедрения ПС, соответствующих возможностям изготовления,
внедрения и сопровождения. Гарантированный общий эффект служит
для разработки и утверждения экономически обоснованной цены на
программную продукцию, выбора варианта производства и внедрения
ПС.
Фактический экономический эффект рассчитывается на основе
данных учета и сопоставления затрат и результатов при конкретных
применениях ПС. Фактический эффект рассчитывается от одного
программного внедрения конкретного ПС на конкретном объекте, а
также как общий экономический эффект от использования конкретного
ПС на всех объектах внедрения за расчетный период. Фактический
48
эффект
используется
для
оценки
деятельности
организаций,
разрабатывающих, внедряющих и использующих ПС, для определения
отчислений в фонды экономического стимулирования, а также для
анализа эффективности функционирования ПС и выработки технических
предложений по усовершенствованию ПС и условий его применения.
Основными источниками экономии для организаций (предприятий)
использующих ПС, являются:
-
улучшение
показателей
их
основной
деятельности,
происходящее в результате использования ПС;
- сокращение сроков освоения новых ПС за счет их лучших
эргономических характеристик;
- сокращение расхода машинного времени и других ресурсов на
отладку и сдачу задач в эксплуатацию;
-
повышение
технического
уровня
качества
и
объемов
вычислительных работ;
-
увеличение
объемов
и
сокращение
сроков
переработки
информации;
-
уменьшение
численности
высококвалифицированного,
занятого
персонала,
в
обслуживанием
том
числе
программных
средств автоматизированных систем, систем обработки информации,
переработкой и получением информации;
-
снижение
трудоемкости
работ
программистов
при
программировании прикладных задач с использованием новых ПС в
организации–потребителе ПС;
- снижение затрат на эксплутационные материалы.
3.2
Расчет затрат на проектирование и внедрение ПС
В структуре капитальных вложений, связанных с автоматизацией
управления, выделяют капитальные вложения на разработку проекта
49
автоматизации
(предпроизводственные
затраты)
и
капитальные
вложения на реализацию проекта (затраты на внедрение).
К = Кп + Кр
где Кп – капитальные вложения на проектирование;
Кр – капитальные вложения на реализацию проекта.
3.2.1 Расчет капитальных вложений на проектирование
Капитальные вложения на проектирование ПС определяются
путем составления смет расходов и включают следующие элементы:
стоимость
материалов
(Км),
заработную
плату
основную
и
дополнительную с отчислениями в соцстрах инженерно–технического
персонала,
непосредственно
занятого
разработкой
проекта
(Кпр);
затраты, связанные с использованием машинного времени на отладку
программы (Кмаш); оплату услуг сторонним организациям (Кс), если
проектирование производится с привлечением сторонних организаций;
накладные расходы отдела проектирования (Кн). Таким образом,
капитальные вложения на проектирование (Кп) определяются по
формуле:
Кп = Км + Кпр + Кмаш + Кс + Кн
Все расчеты будут производиться в условных единицах (у.е.), что
соответствует стоимости одного доллара США в Приднестровском
Региональном Банке на момент разработки ПС.
3.2.2 Затраты на материалы
Определим смету затрат и рассчитаем стоимость материалов Км,
пошедших на разработку ПС. Перечень материалов обусловлен темой
дипломной
работы.
В
их
состав
входят
следующее:
носители
информации (бумага, магнитные диски ) и быстроизнашивающиеся
предметы труда (ручка, клей, резинка). Смета затрат на материалы
представлена в таблице 3.1.
50
3.2.3 Затраты на оплату труда
Затраты на основную заработную плату проектировщика (Кпр)
рассчитывается на основе данных о квалификационном составе
разработчиков, их должностных окладах и общей занятости по теме.
Дополнительная заработная плата начисляется в размере 10 % от
суммы основной заработной платы, а отчисления на социальные
страхования – в размере 27 % от основной заработной платы. Смета
затрат на оплату труда представлена в таблице 3.2.
Таблица 3.1
Смета затрат на материалы
Материал
Единица
измерения
дискета
шт.
Цена за
единицу
(у.е.)
1
Количест
во
Сумма
(у.е.)
3
3
бумага
500 шт.
3
0,5
1,5
карандаш
шт.
0,2
1
0,2
ручка
шт.
0,4
2
0,8
резинка
шт.
0,1
1
0,1
Красящая лента
шт.
3
1
3
шт.
0,5
3
1,5
для принтеров
Бумага ватманная
формата А1
Итого:
10,10 у.е.
Транспортно–заготовительные расходы (5 %) :
Всего :
0,51 у.е.
10,61 у.е.
3.2.4 Затраты на отладку программы
Затраты, связанные с использованием машинного времени на
отладку
программы
(Кмаш),
учитываются
для
следующих
этапов
проектирования: разработка рабочего проекта; внедрение – проведение
опытной эксплуатации задач и сдача их в промышленную эксплуатацию.
51
Затраты на отладку программы определяются по формуле
Таблица 3.2
Смета затрат на оплату труда.
Должность
Должностн
Дневная
Занятост
Сумма
работника
ой оклад
ставка
ь по
основной зар.
теме
платы (у.е.)
(у.е.)
инженер -
30
1.363
100
136,6
30
1.363
23
31,45
50
2,27
30
68,1
системотехник
инженер –
системотехник
руководитель
проекта
Итого:
236,15 у.е.
l
ж“€щ  „“  S • р l t”˜‘˜
i 1
где
S
•рl
- количество программистов, участвующих в разработке
задач на l-м этапе проектирования, чел.;
t
отлl
- норматив затрат машинного времени на отладку программ на
l-м этапе, маш.-ч.;
С
м
- стоимость машино-часа работы ЭВМ, р./маш.ч.
Средние времена в машино-часах на человеко-год работы программиста приведены в табл. 3.3.
Нормативы стоимости 1 маш.-часа работы ЭВМ берем из таблицы
“Группы ЭВМ, их стоимость и быстродействие” - 0,1 у.е. [13].
Кмаш = 3,5 у.е.
В связи с тем, что сторонние организации не привлекались к
работе:
Кс = 0 у.е.
52
Накладные расходы на разработку дипломной работы берутся в
размере 45% от основной заработной платы разработчиков дипломной
работы для покрытия административно-хозяйственных и других непредусмотренных расходов:
Кн = 106,27 у.е.
Таблица 3.3
Стадии и работы
Затраты времени (маш.-ч.) при
быстродействии ЭВМ тыс. оп/с
до 200
200 и более
Рабочий проект
15 - 20
5 - 10
Внедрение – проведение опытной
20 - 25
10 - 12
25 - 30
12 - 15
эксплуатации задач и сдача их в
промышленную эксплуатацию
Внедрение – проведение
испытаний и сдача АСУП комиссии
в промышленную эксплуатации
3.2.5 Общая величина капитальных вложений на
реализацию проекта
Так как при реализации данной задачи не производилось
специальных
закупок
техники
и
переустройства
рабочих
мест,
капитальные вложения на реализацию задачи Кр равны нулю и общая
величина
капитальных
предпроизводственные
вложений
затраты.
вложений приведена в таблице 3.4.
определяется
Общая
величина
затратами
на
капитальных
53
Таблица 3.4
Общая смета затрат на проектирование.
Статьи
Затраты
Примечан
ие
Сумма
Удельный
(у.е.)
вес статьи в
общей
стоимости
(%)
Материалы и покупные
10,61
2,4
Основная заработная плата
236,15
53,2
Дополнительная заработная
23,62
5,3
63,76
14,4
3,5
0,8
106,27
23,9
443,91 у.е.
100%
полуфабрикаты
плата
Отчисления на соцстрах
Амортизационные отчисления
от стоимости оборудования
Накладные расходы
Итого:
3.2.6 Расчет эксплутационных затрат
К затратам текущего характера относятся затраты, связанные с
обеспечением нормального функционирования разработанного ПС.
Это могут быть затраты на ведение информационной базы,
эксплуатацию
технических
средств,
реализацию
технологического
процесса обработки информации по задачам, эксплуатацию системы в
целом.
54
Затраты, связанные с эксплуатированием задачи вычисляются по
формуле:
Сфз = Смч * Тэ
где Смч – стоимость одного часа работы технических средств
Тэ – время эксплуатации задачи в течении года
Подставляя реальные значения, полученные в ходе опытной
эксплуатации задачи, получаем величину годовых эксплутационных
расходов с учетом оплаты за расход электроэнергии компьютера в год
(1056 часов при 4 ч. работы за компьютером)
Сфз = 0,1 * 1056 = 105,6 у.е.
3.3
Определение экономической эффективности от
внедрения программы
Экономический эффект, как реальная экономия, обусловлена
следующими факторами:
 сокращение недостач и порчи технических средств;
 сокращением потерь рабочего времени.
Рассчитаем абсолютную годовую экономию на основе сокращения
потерь
рабочего
времени,
образующимся
в
виде
экономии
на
заработной плате за счет:
 снижение затрат на оплату простоев служащих;
 сокращение численности служащих;
 увеличение эффективности фонда времени одного служащего;
 сокращение сверхурочных работ.
Сокращения затрат при использовании системы программирования
промышленных контроллеров для решения задач управления
производством обусловлено снижением трудоемкости работ по
обработке информации и снижение затрат на оплату простоев
сотрудников.
55
3.3.1 Расчет экономии за счет снижения трудоемкости
решения задачи
Экономия за счет снижения трудоемкости решения определенного
класса задач в плановых и других отделах предприятия,
рассчитывается по формуле:
Этр = (А * В * Тр * Зчас – Кр * Тоб * Смч) * Uе
где А – коэффициент, учитывающий дополнительную заработную
плату
В – коэффициент, учитывающий отчисления на соцстрах
Тр – трудоемкость решения задачи вручную (ч)
Зчас– среднечасовая тарифная ставка работника (у.е.)
Кр – коэффициент использования технических средств
Тоб– трудоемкость при автоматизированной обработке (ч)
Смч– стоимость одного машинного часа работы (у.е.)
Uе – периодичность решения задачи (раз/год)
Подставляя
исследований
реальные
при
автоматизированным
предприятия,
получаем
данные,
ручном
способах
величину
полученные
в
результате
(полуавтоматизированным)
планирования
экономии
за
и
деятельности
счет
снижения
трудоемкости решения задачи при условии:
А = 1,1; В = 1,27; Тр = 176 ч (в среднем 5 месяцев); Зчас= 0,57 у.е.
(при основной заработной плате 100 у.е., 8 часовом рабочем дне, 22
рабочих дня в месяц); Кр = 1,13; Тоб = 80 ч (10 дней); Смч = 0,1 у.е.; Ue = 5
раз в год.
Этр = (1,1 * 1,27 * 176 * 0,57 – 1,13 *80 * 0,1) * 5 = 655,54 у.е.
3.3.2 Определение годового экономического эффекта
Основной
экономический
показатель,
определяющий
экономическую целесообразность затрат на создание ПП – это годовой
56
экономический эффект. Годовой экономический эффект определяется
по формуле
Эс = Этр – Ен * Кн – Сфз
где Этр – годовая экономия от применения внедренной задачи
Ен – нормативный коэффициент экономической эффективности
капитальных вложений (Ен = 0,15)
Кн – единовременные затраты, связанные с внедрением задачи
Подставляя в формулу реальные данные, определяем величину
годового экономического эффекта при Кн = 10 у.е. пошедшие на оплату
специалиста по установке:
Эс = 655,54 – 0,15 * 10 – 105,6 = 548,44 у.е.
3.3.3 Расчет экономической эффективности
Экономическая эффективность капитальных вложений, связанных с
разработкой и внедрением ПП определяется по формуле
Ерс = Эс / Кп
Подставляя в формулу реальные данные, определяем величину
экономической эффективности:
Ерс = 548,44 / 443,91 = 1,24
Так как Ерс > Ен, то внедрение экономически эффективно.
Определяем срок окупаемости внедренной задачи:
Тс = Кп / Эс = 443,91 / 548,44 = 0,81 года (примерно 10 месяцев).
Расчеты
показали,
программирования
что
использование
промышленных
использование
контроллеров
для
системы
решения
конкретных классов задач управления производством является
экономически оправданной и ведет к сокращению потерь рабочего
времени за счет уменьшения времени на подготовку программ.
57
4. ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
4.1
Анализ условий труда
В помещении, предназначенном для обработки графического
представления сетей Петри и проведения работ по проектированию
программного обеспечения для программируемых контроллеров должно
быть установлено следующее оборудование:
- компьютер Pentum 150 с видеокартой S3Trio64V2 2Mb
1 шт.
- цветной монитор SVGA 15"
1 шт.
- принтер матричный EPSON широкоформатный
1 шт.
Анализ условий труда, опасных и вредных факторов выполнен в
таблице П1.1.
4.2 Производственная санитария и гигиена труда
4.2.1
Освещение производственного помещения
При обработки графического представления сетей Петри на ЭВМ
наименьший размер объекта различения равен 0.3-0.5 мм. Таким
образом характеристика зрительной работы высокой точности, разряд
зрительной работы - 3, и подразряд зрительной работы - а.
Тип производственного освещения - совмещенное. Естественное
освещение - одностороннее боковое, через оконный проем.
Определим нормируемое значение коэффициента естественной
освещенности (КЕО) с учетом характеристики зрительной работы, вида
естественного освещения и пояса светового климата по формуле:
eH1,2 ,3,4  eH3 mc
где - eH3 нормативное значение КЕО для зданий, расположенных в 3
поясе светового климата [16;17;20];
m - коэффициент светового климата [16;17;20];
58
c - коэффициент солнечности климата [16;17;20];
e=1.50.90.7=0.945 (%);
Теперь рассчитаем площадь световых проемов по формуле:
S0 
eн Kз0 Kзд Sп
100 0 r1
где S0 - площадь световых проемов, м2;
eH - нормативное значение КЕО, %;
K3 - коэффициент запаса;
0 - световая характеристика окон;
Kзд - коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими
зданиями;
Sn - площадь пола помещения, м2;
r1 - коэффициент, учитывающий повышение освещенности за счет
отраженного света при боковом освещении;
0 - общий коэффициент светопропускания, определяется по
формуле:
0=12345;
где 1 - коэффициент светопропускания материала;
2 - коэффициент , учитывающий потери света в переплетах
светопроема;
3 - коэффициент, учитывающий потери света в несущих
конструкциях (при боковом освещении 3=1);
4 - коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных
устройствах;
5 - коэффициент, учитывающий потери света в защитной сетке,
устанавливаемой под фонарями;
0= 0.80.70.811=0.45,
откуда:
59
S0 
В
проектируемом
искусственного
0.945 * 12
. * 10.5 * 1 * 12 142.9

 2.44 м2 ;
100 * 0.45 * 13
.
58.5
помещении
освещения.
применяется
Рассчитаем
система
осветительную
общего
установку
системы общего освещения методом коэффициента использования
светового потока.
1)
Для
освещения
помещения
ВЦ
используем
лампы
люминесцентные. Выбор пал именно на этот тип ламп, так как у них
самый высокий КПД и диапазон излучаемого света наиболее близок к
солнечному.
2) Тип светильника — с рассеянным светораспределением типа
ЛПО-36.
3) Нормируемая освещенность на рабочем месте — 500 лк, так как
характер зрительной работы соответствует разряду 3а.
4) Распределим светильники и определим их количество с учетом
требований качества освещения и экономичности.
Расстояние между светильниками равно:
L=h;
где L - расстояние между светильниками, м,

-
величина,
зависящая
от
кривой
светораспределения
светильника. =1.0,
h - расчетная высота подвеса светильника, м
h = H - hc -hp;
где H - высота помещения, м;
hc - расстояние от светильников до перекрытия, м;
hp - высота рабочей поверхности над полом, м;
h= 3 - 0.1 - 0.9 = 2 (м);
откуда
L = 21 =2 (м);
Общее освещение выполнено в один ряд по 2 светильника.
60
5) Определим необходимое значение светового потока лампы, лм:

EH  S  K3  Z
,
N 
где Eн — нормируемая освещенность, лк;
S — освещаемая площадь,м2;
Kз—коэффициент запаса [16; 20];
Z
—
коэффициент
неравномерности
освещения.
Для
люминесцентных ламп – Z = 1,1;
N — число светильников;
h — коэффициент использования светового потока (в долях
единицы) [16].

500 * 12 * 15
. * 11
.
 16500 ( лм) ,
2 * 0.3
Индекс помещения:
i 
A B
,
h A  B
где А и В — соответственно длинна и ширина помещения, м;
h — высота подвеса светильников, м.
i
3* 4
 0.6;
2.9 *  3  4
6) Световой поток одной лампы:
Л 
16500
 4125 (лм);
4
Будем использовать лампу ЛБ80-4 со световым потоком равным
4960 лм [17]. Светильник ЛПО 36-2 с четырмя лампами ЛБ80 - 4
обеспечивает искусственное освещение проектируемого ВЦ.
Общая мощность осветительной установки:
Py=80*4=320(Вт).
61
4.2.2 Оздоровление воздушной среды
Проектируемый ВЦ относится к производственным помещениям с
температурой в теплый период года +23 - +25, относительная влажность
40-60%, скорость движения воздуха 0.1 м/с.
Допустимые нормы:
– температура +22 - +24(зимой);
– относительная влажность 40-60%;
– скорость движения воздуха 0.1 м/с;
– система вентиляции - естественная, система отопления водяное.
4.2.3 Защита от шума
Источниками
шума
на
рабочем
месте
являются:
принтер
(печатающая головка), компьютер (вентилятор охлаждения ).
Допустимый
уровень
звукового
давления
равен
40
дБ,
а
допустимый уровень звука 65,0 дБ. [15]. Значительно снизить уровень
шума позволяет установка оборудования на виброгасящих подставках,
также применение звукоизоляционных материалов для облицовки, т.к.
голые поверхности столов резонируют и усиливают шумы.
4.2.4 Защита от электромагнитных полей и статического
электричества
Основным источником электромагнитных полей является монитор.
Напряженность электрического поля на расстоянии 0.5 м от поверхности
монитора составляет:
– по электрической составляющей - 10 В/м;
– по магнитной составляющей 0.3 А/м [15].
Основной мерой по борьбе с электромагнитными полями является
максимальное разнесение оператора и монитора друг от друга.
Электромагнитное
поле,
генерируемое
монитором,
вызывает
62
электризацию
пластмассовых
деталей
перед
ним,
поэтому
не
рекомендуется оснащать ВЦ мебелью из пластмасс. Все оборудование
должно быть заземлено, а в особенности принтер, т.к. при трении ленты
между бумагой и головкой весь этот узел сильно электризуется.
Допустимый уровень напряженности электростатического поля не
должен превышать 20 кВ/м.
4.2.5 Защита от ионизирующих излучений
Источником очень слабого рентгеновского излучения является
кинескоп монитора. Рентгеновское излучение генерируется в толстом
слое
стекла
кинескопа
при
его
бомбардировании
электронами,
разогнанными высоким анодным напряжением(примерно 25 кВ).
Эта проблема решена применением монитора с защитным
покрытием
стекла
кинескопа.
Мощность
эквивалентной
дозы
не
превышает естественного фона, примерно равного 12 мкР/ч.
4.2.6 Режимы труда и отдыха
Рациональный
режим
труда
и
отдыха
работников
ВЦ,
установленный с учетом психофизиологической напряженности их
труда, динамики функционального состояния систем организма
работоспособности,
предусматривает
строгое
и
соблюдение
регламентированных перерывов. При этом перерывы должны быть
оптимальной длительности: слишком длительные перерывы ведут к
нарушению рабочей установки, расстройству динамического стереотипа.
Основным перерывом является перерыв на обед. В соответствии с
особенностями трудовой деятельности работников ВЦ и характером
функциональных изменений со стороны различных систем организма в
режиме
труда
должны
быть
дополнительно
введены
два-три
регламентированных перерыва длительностью 10 минут каждый: два
63
перерыва - при 8-часовом рабочем дне и три перерыва - при 12-часовом
рабочем дне. При 8-часовой смене с обеденным перерывом через 4
часа
работы
дополнительные
регламентированные
перерывы
необходимо предоставлять через 3 часа работы и за 2 часа до ее
окончания. При 12-часовой смене с обедом через 5 часов работы
перерыв необходимо ввести через 3.5 - 4 часа, второй - через 8 часов и
третий - за 1.5 - 2 часа до окончания работы.
Режим труда и отдыха операторов, непосредственно работающих с
ВДТ, должен зависеть от характера выполняемой работы: при вводе
данных, редактировании программ, чтении информации с экрана
непрерывная продолжительность работы с ВДТ не должна превышать 4х часов при 8-часовом рабочем дне; через каждый час работы
необходимо вводить перерыв на 5 - 10 мин, а через 2 часа - на 15 мин.
Количество обрабатываемых символов (или знаков) на ВДТ не
должно превышать 30 тыс. за 4 ч. работы.
Для
снятия
физкультпаузу,
улучшающую
общего
утомления
включающую
необходимо
упражнения
функциональное
состояние
общего
проводить
воздействия,
нервной,
сердечно-
сосудистой, дыхательной систем, снимающую утомление с мышц
плечевого
пояса,
рук,
туловища
и
ног.
Комплекс
упражнений
представлен в приложении 2.
4.3
Техника безопасности
4.3.1 Электробезопасность
ВЦ относится к помещениям без повышенной опасности.
Основной мерой защиты от поражения электрическим током
являются:
– применение для облицовки современных электроизоляционных
материалов;
64
– выполнение электропроводки закрытого типа с возможностью
быстрого отключения на легкодоступном щите;
– обязательное заземление.
Рассчитаем выносное заземляющее устройство. Преимуществом
такого типа заземляющего устройства является возможность выбора
места размещения электродов с наименьшим сопротивлением грунта
(сырое, глинистое).
Рассчитаем сопротивление группового заземлителя, если:
– мощность установки менее 100 кВА;
– вертикальный заземлитель труба диаметром 50 мм и длиной 3 м;
– горизонтальный заземлитель полоса шириной 20 мм;
– удельное сопротивление грунта 70 Ом*м.
Сопротивление
одиночного
вертикального
заземлителя
по
рассчитаем
по
формуле:
R 
  2l 1 4t  l 
 ln  ln
,
2  d 2 4 t  l 
где  - удельное сопротивление грунта(Ом*м),
l - длина вертикального заземлителя (м),
d - диаметр вертикального заземлителя (м),
t - глубина заложения,
t
Сопротивление
l
 (0.5...0.8) (м),
2
горизонтального
заземлителя
формуле:

2 l12
RГ 
ln
,
2l1
b1t
где b1 - ширина полосы(м),
l1=1.05lan - длина горизонтального заземлителя(м),
la=(1...3)l - расстояние между заземлителями(м),
n - количество вертикальных заземлителей,
65
n
R
Rзаз
,
где Rзаз - нормируемая величина сопротивления заземления
(Rзаз=4 Ом),
в - коэффициент использования вертикальных заземлителей,
Сопротивление группового заземлителя:
RГР 
где
г
-
коэффициент
RВ RГ
,
RВГ  RГ nВ
использования
горизонтальных
заземлителей,
Расчет: глубина заложения
3
 0.5  2 (м),
2
t
R 
70  6 1 11
 ln   19,24 (Ом),
 ln
2 * 314
. * 3  0.05 2 5 
в=0.63
Количество вертикальных заземлителей:
n
19.24
 7.63  8
4 * 0.63
пересчитываем для n=8,
 
R
19.24

 0.6,
nR3a 3
84
Пусть la=1*l=3(м), тогда l1=1.05*3*3=9.45(м), тогда
70
2 * 9.452
RГ 
ln
 9,9 (Ом),
2 * 314
. * 9.45 0.02 * 2
RГР 
19.24 * 9.9
 3,14 (Ом),
19.24 * 0.68  9.9 * 8 * 0.6
Rгр=3,14(Ом) < Rзаз= 4 (Ом).
66
Из этого можно сделать вывод, что рассчитанное заземление
подходит для проектируемого вычислительного центра и обеспечит
защиту личного персонала при коротком замыкании.
4.4
Организационные мероприятия
Для
создания
безопасных
и
безвредных
условий
труда
в
проектируемом ВЦ проводятся в обязательном порядке следующие организационные мероприятия:
– проведение инструктажа служащих по ТБ, производственной
санитарии, противопожарной охране;
– охрана труда женщин и подростков;
– прохождение медосмотров.
По характеру и времени проведения инструктажи подразделяют:
1)вводный;
2) первичный на рабочем месте;
3) повторный;
4) внеплановый;
50 целевой.
4.4.1 Вводный инструктаж
Вводный инструктаж по безопасности труда проводят со всеми
вновь принимаемыми на работу независимо от их образования, стажа
работы по данной профессии или должности, с временными работниками, командированными, учащимися и студентами, прибывшими на производственное обучение или практику, а также с учащимися в учебных
заведениях перед началом лабораторных и практических работ в
учебных лабораториях, мастерских, участках, полигонах.
Вводный инструктаж на предприятиях проводит инженер по охране
труда или лицо, на которое приказом по предприятию или решением
правления
(председателя)
колхоза,
кооператива
возложены
эти
67
обязанности, а с учащимися в учебных заведениях - преподаватель или
мастер производственного обучения.
На крупных предприятиях к проведению отдельных разделов могут
быть привлечены соответствующие специалисты.
Вводный инструктаж проводят в кабинете охраны труда или
специально оборудованном помещении с использованием современных
технических средств обучения и наглядных пособий (плакатов, натурных
экспонатов,
макетов,
моделей,
кинофильмов,
диафильмов,
ви-
деофильмов и т.п.).
Вводный инструктаж проводят по программе, разработанной отделом (бюро, инженером) охраны труда с учетом требований ССБТ,
правил, норм и инструкций по охране труда, а также всех особенностей
производства,
утвержденной
руководителем
(главным
инженером)
предприятия, учебного заведения по согласованию с профсоюзным
комитетом.
Продолжительность
инструктажа
устанавливается
в
соответствии с утвержденной программой.
О проведении вводного инструктажа делают запись в журнале
вводного инструктажа с обязательной подписью инструктирующего и
инструктируемого, а также в документе о приеме на работу (форма Т-1).
Наряду с журналом может быть использована личная карточка
прохождения обучения.
4.4.2 Первичный инструктаж на рабочем месте
Первичный инструктаж на рабочем месте до начала производственной деятельности проводят:
– со всеми вновь принятыми на предприятие (колхоз, кооператив,
арендный коллектив), переводимых из одного подразделения в другое;
–
с
работниками,
выполняющими
новую
командированными, временными работниками;
для
них
работу,
68
– со строителями, выполняющими строительно-монтажные работы
на территории действующего предприятия;
– со студентами и учащимися, прибывшими на производственное
обучение или практику перед выполнением новых видов работ, а также
перед изучением каждой новой темы при проведении практических
занятий в учебных лабораториях, классах, мастерских, участках, при
проведении внешкольных занятий в кружках, секциях.
Примечание.
Лица,
которые
не
связаны
с
обслуживанием,
испытанием, наладкой и ремонтом оборудования, использованием
инструментов,
хранением
и
применением
сырья
и
материалов,
первичный инструктаж на рабочем месте не проходят.
Перечень профессий и должностей работников, освобожденных от
первичного инструктажа на рабочем месте, утверждает руководитель
предприятия (организации) по согласованию с профсоюзным комитетом
и отделом (бюро, инженером) охраны труда.
Первичный инструктаж на рабочем месте проводят по программам,
разработанным и утвержденным руководителями производственных и
структурных подразделений предприятия, учебного заведения для
отдельных профессий или видов работ с учетом требований стандартов
ССБТ, соответствующих норм, правил и инструкций по охране труда,
производственных инструкций и другой технической документации.
Программу согласовывают с отделом (бюро, инженером) охраны труда и
профсоюзным комитетом подразделения предприятия.
Первичный инструктаж на рабочем месте проводят с каждым
работником или учащимся индивидуально с практическим показом безопасных приемов и методов труда. Первичный инструктаж возможен с
группой лиц, обслуживающих однотипное оборудование и в пределах
общего рабочего места.
Все рабочие, в том числе выпускники профтехучилищ, учебнопроизводственных (курсовых) комбинатов:
после первичного
инс-
69
труктажа на рабочем месте должны в течение первых 2-14 смен (в
зависимости от характера работы, квалификации работника) пройти
стажировку под руководством лиц, назначенных приказом (распоряжением, решением) по цеху (участку, кооперативу и т.п.).
Примечание. Руководство цеха, участка, кооператива и т.п. по
согласованию с отделом (бюро, инженером) охраны труда и профсоюзным комитетом может освобождать от стажировки работника, имеющего
стаж работы по специальности не менее 3 лет, переходящего из одного
цеха в другой, если характер его работы и тип оборудования, на котором
он работал ранее, не меняется.
Рабочие допускаются к самостоятельной работе после стажировки,
проверки теоретических знаний и приобретенных навыков безопасных
способов работы.
4.4.3 Повторный инструктаж
Повторный инструктаж проходят все рабочие независимо от
квалификации, образования, стажа, характера выполняемой работы не
реже одного раза в полугодие.
Предприятиями, организациями по согласованию с профсоюзными
комитетами и соответствующими местными органами государственного
надзора для некоторых категорий работников может быть установлен
более продолжительный (до 1 года) срок проведения повторного инструктажа.
Повторный инструктаж проводят индивидуально или с группой
работников, обслуживающих однотипное оборудование и в пределах
общего рабочего места по программе первичного инструктажа на рабочем месте в полном объеме.
4.4.4 Внеплановый инструктаж
Внеплановый инструктаж проводят:
70
1) при введении в действие новых или переработанных стандартов, правил, инструкций по охране труда, а также изменений к ним;
2)
при
изменении
технологического
процесса,
замене
или
модернизации оборудования, приспособлений и инструмента, исходного
сырья, материалов и других факторов, влияющих на безопасность
труда;
3) при нарушении работающими и учащимися требований безопасности и труда, которые могут привести или привели к травме, аварии,
взрыву или пожару, отравлению;
4) по требованию органов надзора;
5) при перерывах в работе - для работ, к которым предъявляют
дополнительные (повышенные) требования безопасности труда более
чем на 30 календарных дней, а для остальных работ - 60 дней.
Внеплановый инструктаж проводят индивидуально или с группой
работников одной профессии. Объем и содержание инструктажа
определяют в каждом конкретном случае в зависимости от причин и обстоятельств, вызвавших необходимость его проведения.
4.4.5 Целевой инструктаж
Целевой инструктаж проводят при выполнении разовых работ, не
связанных с прямыми обязанностями по специальности (погрузка,
выгрузка, уборка территории, разовые работы вне предприятия, цеха и
т.п.); ликвидации последствий аварии, стихийных бедствий и катастроф;
производстве
работ,
на
которые
оформляется
наряд-допуск,
разрешение и другие документы; проведении экскурсий на предприятии,
организации массовых мероприятий с учащимися (экскурсии, походы,
спортивные соревнования и др.).
Первичный инструктаж на рабочем месте, повторный, внеплановый
и целевой проводит непосредственный руководитель работ (мастер,
инструктор производственного обучения, преподаватель).
71
Инструктажи на рабочем месте завершаются проверкой знаний
устным опросом или с помощью технических средств обучения, а также
проверкой приобретенных навыков безопасных способов работы.
Знания проверяет работник, проводивший инструктаж.
Лица, показавшие неудовлетворительные знания, к самостоятельной работе или практическим занятиям не допускаются и обязаны
вновь пройти инструктаж.
О проведении первичного инструктажа на рабочем месте, повторного, внепланового, стажировке и допуске к работе работник,
проводивший инструктаж, делает запись в журнале инструктажа на
рабочем месте и (или) в личной карточке с обязательной подписью
инструктируемого и инструктирующего. При регистрации внепланового
инструктажа указывают причину его проведения.
Целевой инструктаж с работниками, проводящими работы по наряду-допуску, разрешению и т.п. фиксируются в наряде-допуске или
другой документации, разрешающей производство работ.
4.5 Пожарная безопасность
Проектируемый ВЦ согласно СНиП 2-90-81 относится к категории Д
по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности.
На ВЦ применяются следующие материалы:
– расходные – бумага;
– корпуса ЭВМ и периферии – пластмасса;
– мебель - дерево, металл.
Группа возгораемости стройматериалов (котелец, ж/бетон) несгораемые, соответственно 1 степень огнестойкости здания. Предел
огнестойкости несущих стен, стен лестничных клеток, колонн не менее
2.5 ч, лестничных площадок - не менее 1 ч.
Способ прекращения горения на ВЦ :
– изоляция очага горения от воздуха с помощью огнетушителей;
72
– охлаждение очага горения ниже определенных температур.
На ВЦ установлен углекислотный огнетушитель ОУ-8 1 шт. Здание
оборудовано пожарным водопроводом высокого давления с пожарными
кранами [21].
73
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате проделанной работы
были проанализированы
современные технологии, связанные с управлением объекта через
контроллер; и в рамках этих технологий были разработаны принципы
построения системы программирования промышленных контроллеров с
использованием аппарата сетей Петри и языкам Java. На основе этих
принципов была создана система программирования промышленных
контроллеров, который позволит существенно увеличить эффективность
работ сотрудников отдела АСУТП.
В
работе
эффективность
рассчитаны
разработки
технико-экономические
системы.
внедрения разработанной системы.
Доказана
показатели
и
целесообразность
74
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. QNX-контроллеры – шаг в XXI век. – Приборы и системы
управления., 1998. – №1.
2. Контроллеры Octagon Systems. – Микроконтроллеры MicroPC.
Все необходимое для индустриальных, бортовых и встроенных систем
управления и сбора данных. Каталог №2.
–
3. ULTRALOGIC
промышленных
система
подготовки
контроллеров.
–
программ
Современные
для
технологии
автоматизации., 1997. – №3.
4. TRACE MODE. – Программное обеспечение. Все необходимое
для индустриальных, бортовых и встроенных систем управления и
сбора данных. Каталог №2.
5. Буч
Г.
Объектно-ориентированное
проектирование
с
примерами применения. Пер. с англ. – М.: Конкорд, 1992. – 519 с., ил.
6. Genesis
For
Windows.
–
Программное
обеспечение.
Все
необходимое для индустриальных, бортовых и встроенных систем
управления и сбора данных. Каталог №2.
7. Дружинин
В.А.,
Юдицкий
С.А.
Конструирование
хорошо
сформированных сетей Петри из типовых блоков. – М.: Институт
проблем управления, 1992. – 7 с.
8. ISSN 0032-8154. Приборы и системы управления. 1998. N1
9. Б.Г.
Коровкин и др. Системы программного управления
промышленными
устройствами
и
робототехническими
комплексами. Учебное пособие для вузов. Л.: Энергоатомиздат. 1990 –
352с.: ил.
10. В.Л.
Сосонкин.
Языковые
и
операционные
средства
программируемых контроллеров. Выпуск 5. Обзорная информация.
М. 1988. 47с.
75
11. Нортон
П.,
Станек
У.
Руководство
Питера
Нортона.
Программирование на Java. В 2-х книгах. Книга 1. М.: <<СК Пресс>>,
1998.-552с.:ил. Книга 2. 400с.: ил.
12. С. Шлеер, С. Меллар. Объектно-ориентированный анализ и
моделирование мира в состояниях. К., Диалектика., 1993.
13. Методические
экономической
части
рекомендации
дипломных
по
проектов
организационнодля
студентов
специальности 0646 "Автоматизированные системы управления"
электрофизического факультета /Сост. С.В.Горобиевская и др. Кишинев: КПИ им. С.Лазо, 1989.
14. Юдин
Е.Я. и др. Охрана труда в машиностроении. —
Машиностроение, 1983. — 432 с.
15. Долин П.А. Справочник по технике безопасности. — М.:
Энергоиздат, 1984. — 824 c.
16. СН и П 23-05-95. Естественное и искусственное освещение. —
М.: Стройиздат, 1995. — 48 с.
17. Кнорринг
Г.М.
Справочная
книга
для
проектирования
электрического освещения. — Л.: Энергия, 1976. – 384 с.
18. Жданов А.А. Современный взгляд на ОС реального времени.
Мир компьютерной автоматизации, №1, 1999.
19. В.А. Дружинин, С.А. Браништов. Подход к выбору языка для
программирования промышленных контроллеров.
20. ГОСТ
12.1.005-88. ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие
санитарно-гигиенические требования.
21. СН и П II-2-80. Нормы проектирования. Противопожарные
нормы проектирования зданий и сооружений. — М.: Стройиздат,
1981. — 16 с.
76
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Таблица П1.1.
Характеристика санитарно-гигиенических условий труда, опасных и
вредных производственных факторов на рабочих местах
Санитарно - гигиенические условия труда
Микроклимат
Освещение
Естественное
Наименовани Температ Относител Скорость
е рабочего
ура
ьная
движения
0
места
С
влажность воздуха,
(участка)
, %
м/с
1
оператор
ЭВМ
2
25
3
50
Боковое, Комбинир
КЕО, % ованное
КЕО,
%
4
0.1
5
1.5
6
5
Искусственное
Общее,
ЛК
7
500
Вентиляция
Естественная
Искус
ственн
ая
Местное Комбинир Аэрация Инфиль
,
ованное
,
трация
ЛК
ЛК
Ккр
Ккр
8
300
9
800
10
1.5
Приточ
ная
Ккр
11
0.1
12
1
продолжение таблицы П1.1.
Характеристика помещения
Опасные и вредные производственные факторы
Электрические
Класс
Класс
Класс
Категория Степень
пожароопа
по
санитарно
по
огнестойк
сной зоны электрооп
й зоны
пожарной
ости
асности
опасности
здания
13
П-1
14
2
15
5
16
Д
17
1
Механические
Род тока,
~,-
Напряжен
ие, В
Частота,
Гц
Вибрация,
дБ
Шум,
дБ
Падение
предметов
с высоты,
м
18
~
19
220
20
50
21
–
22
45
23
1
окончание таблицы П1.1.
Опасные и вредные производственные факторы
Излучения
Теплов
ые
Инфракрасно Ультраф Рентген Радиоакти
е,
иолетов овское,
вное,
Нм
ое,
мкР/ч
Зв
нм
Нагретые
детали,
0
С
24
103 - 104
25
_
26
12
27
_
28
50
Пыль, мг/м3
Органичес Металл
кая
ическая
(...)
(...)
29
0,1
30
_
Минера
льная
SiO2
31
20