Методы и модели контроля работоспособности распределенных автоматизированных систем управления производством

    Принцип контроля работоспособности объекта основан на том, что для каждого данного объекта в МП-контроллере имеется математическая модель объекта диагноза МД, которая при поступлении тестового набора вырабатывает «правильный» ответный код при отсутствии ошибок в работе. Далее контролируемый объект диагноза ОД в ответ на поступившее «принятое тестовое сообщение» формирует «текущий ответный код». Сравнение по мод.2  «правильного» и «текущего» ответных кодов от МД и ОД позволяет обнаружить наличие или отсутствие ошибки.

    Рассмотрим  соответствующую математическую модель функционирования системы контроля.

    W = { Wi } – множество входных и выходных контролирующих наборов, которые физически представляют собой цифровые тестовые сигналы в технологической сети.

                   ,

    где - входной тестовый сигнал, – выходной тестовый сигнал, при этом , .

    В безошибочно работающем  объекте  контроля 

                      .

    В реальной системе возможно возникновение другого   выходного  сигнала

                      ,

    который может отличаться от вследствие случайных ошибок, и при этом формируется ответный ошибочный сигнал         .

      Сигнал можно представить как кортеж, который в соответствии с тестом должен получиться на выходе проверяемого функционального узла, – действительный ответ данного функционального узла на поступивший тест, который получается в процессе тестирования.

    Обнаружение ошибки может быть выполнено за счет поразрядной операции суммирования по модулю 2:

     .

    Предусмотрены различные методы минимизации объемов программного обеспечения (ПО) за счет следующих алгоритмов компоновки ПО:

• производится посылка тестовых сигналов разной длины;
• производится посылка тестовых сигналов с заданными ошибками;
• производится диагностика функционального узла при заданном ограниченном наборе типов сигналов;
• производится анализ обмена на наличие ошибок.

    Для проверки работоспособности системы за заданный период времени формируется заданный набор контролирующих тестов.

    Заданный  набор контролирующих тестов:

     .

    Количество  наборов в данном тесте ФТ_i и множество команд в соответствующей программе теста ФТ_i

      

    Сформулированы  возможные критерии оптимизации  процесса тестирования:

• минимизация числа тестовых наборов с учетом возможности использования одних и тех же наборов в различных функциональных тестах:

     ,

    где - i-ый функциональный тест;

     - j-ый функциональный тест,

     - функция объединения двух функциональных тестов с учетом использования совпадающих наборов;

    n, m – количество наборов в каждом  функциональном тесте;

• минимизация по суммарному количеству команд:

     ,

    где - i-ый функциональный тест;

    n – общее количество наборов  в функциональном тесте;

• минимизация по времени тестирования – возможность выполнять несколько тестов одновременно:

     ,

    где - i-ый функциональный тест;

    T – суммарное время выполнения  тестов.

    Для дальнейшей реализации выбраны методы:

    -оптимизация процесса контроля на основе  использования одних и тех же кодовых наборов в различных тестах;

    -минимизация времени контроля работоспособности за счет одновременного выполнения нескольких тестов.

    Опишем  подробно предлагаемый алгоритм тестирования и диагностирования места неисправности в аппаратных средствах МП-системы (рис. 14).

    Рис. 14. Алгоритм диагностирования места неисправности 
 
 

    

1. Начало  цикла. Счетчик j, соответствующий порядковому номеру теста в тестовом наборе, устанавливается в 1. Тестовый набор представляет множество информационных сигналов, количество которых соответствует числу этапов в определенном режиме работы технологической установки.
2. В соответствии с установочными последовательностями формируется тестовый набор , представляющий собой информационное сообщение от ЭВМ АСУТП к МП-контроллеру.
3. подается на модель диагноза (МД), находящуюся в ПЗУ, и на реальный объект диагноза (ОД) через контроллер ввода-вывода МП-системы.
4. В ОЗУ сохраняется ответ , полученный от модели диагноза, и представляющий собой «эталонную» ответную реакцию.
5. Получение через контроллер ввода-вывода от объекта диагноза ответной реакции   и запоминание в ОЗУ.

    На  основе разработанных методов и алгоритмов создан комплекс программного обеспечения для диагностирования АСУП с распределенной структурой, который прошел опытную эксплуатацию и принят к внедрению.

    В заключении представлены основные результаты работы.

    Приложение содержит акты внедрения и листинги программ. 

    Основные  выводы и результаты работы.

    Диссертационная работа посвящена актуальной проблеме построения и практической реализации методов и алгоритмов диагностирования АСУП с распределенной структурой. Обобщая результаты проведенных  теоретических и экспериментальных исследований, можно сформулировать основные выводы и результаты работы:

1. На основе исследования функционирования АСУП с распределенной структурой поставлены задачи построения методов и алгоритмов системы диагностирования.
2. Выполненная классификация типовых неисправностей в системе позволила разработать методы тестирования и диагностики.
3. Разработаны математические модели объектов контроля и алгоритмов функционирования тестового программного обеспечения.
4. Показано, что для построения многоуровневой автоматизированной системы необходима организация технологических  связей в виде специализированных цифровых сетей.
5. Разработаны структура, алгоритмы и программное обеспечение системы диагностирования АСУП с распределенной структурой.
6. Реализация технологических связей в АСУП на различных уровнях в цифровом виде позволяет стандартизовать процессы обмена информацией и  управления, тестирования и диагностики, что обеспечивает независимость разработанной методологии от конкретного типа производства.
7. Получены акты о внедрении результатов выполненных исследований от Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ) и от ООО “ИнтелТехТрейд”

 

    Основные  публикации по теме диссертации.

1. Погомий А.В. Методы и модели контроля работоспособности распределённых АСУП / Александриди Т.М., Погомий А.В. // Вестник МАДИ Выпуск 3 (22). – М., 2010 - С. 74-78
2. Погомий А.В. Применяемые методы обеспечения и безопасности в локальной вычислительной сети (ЛВС) / Александриди Т.М., Погомий А.В. // Модернизация технологий управления в автотранспортных системах: сб. науч. тр. студ. и асп. ф-та "Управление" МАДИ, Техполиграфцентр. - М., 2010. - С. 133 - 137.
3. Погомий А.В. Сетевой протокол доступа LDAP / Погомий А.В. // Инновационные технологии на транспорте и в промышленности. Сб. тр. МАДИ, 2007, стр. 49-55
4. Погомий А.В. Методы обеспечения безопасности в локальных вычислительных сетях / Александриди Т.М., Погомий А.В. // Перспективные технологии управления в автотранспортных системах: сб. науч. тр. студ. и асп. ф-та «Управление» МАДИ(ГТУ). –М., 2009. –С. 58-62.