ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ БЛОКОВ

Антонова Е.А.; Мартышкин А.И.

ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ БЛОКОВ

Антонова Е.А. 1, Мартышкин А.И. 1

1Пензенский государственный технологический университет

Развивающимся перспективным направлением в проектировании систем управления является методика проектирования на основе абстрактных функциональных блоков (ФБ) [1]. ФБ служат основой для построения приложений, распределенных между отдельными узлами управляющей сети. Распределенная информационно-управляющая система представляет собой, в данном случае, совокупность ФБ, связанных управляющими и информационными связями. Каждый блок отвечает за выполнение какой-либо части управляющего алгоритма. Таким образом, здесь имеет место объектно-ориентированный подход к созданию приложений. Существует возможность создания своих блоков их последующего использования при проектировании, а также расширения функциональности уже существующих [2, 3].

ФБ представляет собой программный модуль, выполняющий определенный алгоритм при поступлении события на соответствующий вход этого блока. Приложение состоит из нескольких таких блоков соединенных связями по данным и событиям. Для описания типов ФБ используются языковые средства, описанные в стандарте IEC 61131, а также язык XML. Взаимодействие функциональных блоков основано на передаче управляющих сигналов – событий через соединение событий и передаче необходимых данных через соединение данных.

ФБ описывается объявлением внешнего интерфейса, диаграммой управления исполнением и алгоритмами, выполняемыми в соответствии с диаграммой. Алгоритмы могут быть написаны как на языках стандарта IEC 61131, так и обычных языках структурного программирования [1].

На сегодняшний день существует несколько программных продуктов поддерживающих стандарт IEC61499 среди них можно выделить среду Function Block Development Kit (FBDK) и программный продукт IsaGRAF 5 [4].

Перечисленные программные продукты не позволяют создавать имитационные модели распределенных систем управления для получения характеристик их функционирования. Использование средств имитационного моделирования при проектировании распределенных систем управления с применением методики на основе абстрактных функциональных блоков дает возможность получать информацию о поведении, как отдельного элемента системы, так и о системе в целом, что позволяет упростить и сократить цикл разработки распределенных систем управления.

Рассмотрим конкретный пример разработки с использованием ФБ системы массового обслуживания, состоящей из очереди и обслуживающего прибора. Блок очереди (QUEUE) представлен на рис. 1.

ant1.tif

Рис. 1. Функциональный блок типа «ОЧЕРЕДЬ»

Он предназначен для сбора статистических данных и управления поступлением заявок извне, а также управляет загрузкой заявки из очереди в обслуживающий прибор [5, 6]. Для включения новой заявки в очередь используется событийный вход Z_IN, управляющий входом поступления заявок Z_NUM_IN. Этим же сигналом устанавливается количество каналов соответствующего обслуживающего прибора равное значению на входе NUM_CH. Событийный вход INIT используется для задания длины очереди MAX_LENGTH.

Событие на выходе Z_ENTER, предназначенном для уведомления блока статистики о появлении в очереди новой заявки. Выход данных LENGTH используется для выдачи, текущей длина очереди, а на выходе Z_NUM_OUT – значение номера заявки присвоенного ей на входе Z_NUM_IN. Событие на выходе Z_LEAVE появляется, когда обслуживающий прибор пуст и готов к обслуживанию новой заявки. Событие FREE_OP сообщает об освобождении обслуживающего прибора. Событие на выходе Q_FULL уведомляет блок статистики о достижении очередью состояния, когда очередь занята полностью. Выход события Z_REJEKT сигнализирует о том, что вновь поступившая заявка застигла очередь заполненной и была удалена из СМО без обслуживания.

Программа, описывающая функционирование ФБ QUEUE, представлена на языке XML

</Event>

</Event>

</Event>

</EventInputs>

</Event>

</Event>

</Event>

</Event>

</EventOutputs>

</InputVars>

</OutputVars>

</InterfaceList>

</FBType>

Функциональный блок обслуживающего прибора представлен на рис. 2.

ant2.tif

Рис. 2. Функциональный блок обслуживающего прибора

Вход данных NUM_CH используется для задания количества каналов обслуживающего прибора [5, 6]. Для включения заявки в обслуживающий прибор используется вход Z_IN. При появлении события на данном входе считывается значение на входе данных Z_NUM_IN, которое содержит номер заявки, а также устанавливается время обработки заявки равное значению на входе данных GEN. Вход TIMER используется для реализации задержки подсчётом событий от таймера. После завершения обработки заявки выдаётся событие на выходе Z_LEAVE и выдается номер заявки на выходе Z_NUM_OUT, а также выдаётся текущее значение количества занятых каналов с выхода CUR_NUM.

Программа, описывающая функционирование ФБ SD, представлена на языке XML.

</Event>

</Event>

</Event>

</EventInputs>

</Event>

</EventOutputs>

</InputVars>

</OutputVars>

</InterfaceList>

</FBType>

Библиографическая ссылка

Антонова Е.А., Мартышкин А.И. ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ БЛОКОВ // Международный студенческий научный вестник. 2018. № 3. С. 266-269;
URL: https://eduherald.ru/article/view?id=18253 (дата обращения: 25.08.2026).