Tài liệu Hệ thống thông tin công nghiệp Chương 3 doc

5
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
Chương 3: Vấn đề thờigianthực
© 2005 - HMS
HT ₫iềukhiểncóphảilàhệ TGT?
Mỗihệ thống điềukhiểnlàmộthệ thờigianthực
Chấtlượng điềukhiểnkhôngchỉ phụ thuộcvàothuật
toán điềukhiển, mà còn phụ thuộc vào khả năng phản
ứng củahệ thống, thời điểm đọc tín hiệu đầu vào (tín
hiệu đo), vào thời gian tính toán luật điềukhiểnvàthời
điểm đưaratínhiệu điềukhiển
Tính năng thờigianthựccủamộtHTĐKphụ thuộccả
vào phầncứng và phầnmềmvàvàokiến trúc hệ thống
 Phầncứng: Tốc độ tính toán củavi xử lý, tốc độ chuyển đổi
DA/AD, cơ chế vào/ra, chậmtrễ trong các thiếtbị
 Phầnmềm: Thuậttoánđiềukhiển, phương pháp lập trình,
tổ chứcthựchiệnchương trình
Tính năng TGT củamộtHTĐKliênquantớitínhmạng
con người
Phầnlớncáchệ thờigianthựclàcáchệ thống điều
khiển
6
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
Chương 3: Vấn đề thờigianthực
© 2005 - HMS
Hai dạng hệ thống TGT tiêu biểu
1. Hệ thống nhúng (Embedded Systems)
—Cáchệ thống điềukhiển chuyên dụng, đặc chủng cho
các thiếtbị, máy móc đơn lẻ
—Máytínhđiềukhiểnlàmột phần không tách rờicủa
thiếtbịđ
ược điềukhiển
—Dựa trên nềnvi xử lý, nhân thời gian thực, hệđiềuhành
thời gian thực
—Vídụứng dụng: công nghiệp hàng không-vũ trụ, robot
công nghiệp, phương tiện giao thông,
2. Hệ thống điềukhiển công nghiệp (Industrial Control
Systems)
— Distributed Control Systems (DCS), Programmable Logic
Controllers (PLC), Soft-PLCs
—Cáchệ thống điềukhiểnphân cấp, phân tán
— Ứng dụng trong CN chế biến, CN chế tạo
7
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
Chương 3: Vấn đề thờigianthực
© 2005 - HMS
Chiếcxehơicólàmộthệ TGT?
Hơn 50 máy vi tính bên trong (μP) nốimạng
Chúng ta có nên tìm hiểu nguyên lý hoạt động của
chúng?
8
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
Chương 3: Vấn đề thờigianthực
© 2005 - HMS
Bus trường có phảilàmộthệ TGT?
Sensor
I/O
Controller
I/O
Actuator
Sensor
I/O
Actuator
I/O
Bus trường
T
sd
T
in
T
out
T
ad
T
c
T
s
T
io
T
a
T
bus
9
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
Chương 3: Vấn đề thờigianthực
© 2005 - HMS
Tính năng thờigianthực là yêu cầu
chung củahầuhếtcáchệ thống thông
tin công nghiệp!
10
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
Chương 3: Vấn đề thờigianthực
© 2005 - HMS
Đặc ₫iểmcủamộthệ thờigianthực
 Tính phản ứng: Hệ thống phảiphản ứng vớicácsự
kiệnxuấthiệnvàocácthời điểmkhôngbiếttrước.
 Tính nhanh nhạy: Hệ thống phảixử lý thông tin một
cách nhanh chóng để có thểđưarakếtquả phản ứng
mộtcáchkịpthời.
 Tính ₫ồng thời: Hệ thống phảicókhả năng phản ứng
và xử lý đồng thờinhiềusự kiệndiễnra.
 Tính tiền ₫ịnh: Dựđoán trước đượcthờigianphản ứng
tiêu biểu, thờigianphản ứng chậmnhấtcũng như
trình tựđưaracácphản ứng.
11
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
Chương 3: Vấn đề thờigianthực
© 2005 - HMS
3.2 Xử lý thờigianthực là gì?
Xử lý thời gian thực là hình thức xử lý thông tin trong
một hệ thống ₫ể ₫ảm bảo tính năng thời gian thực của
nó.
Luôn liên quan vớicácsự kiện bên ngoài (tính phản
ứng)
Yêu cầucaovề hiệusuấtphầnmềm (tính nhanh nhạy)
Đòi hỏi xử lý ₫ồng thời nhiềutácvụ (tính ₫ồng thời)
Đòi hỏicơ sở lý thuyếtchặtchẽ phụcvụ phân tích và
đánh giá (tính tiền ₫ịnh)
12
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
Chương 3: Vấn đề thờigianthực
© 2005 - HMS
Tạisaophảinghiên cứuvề xử lý TGT?
 Xử lý thời gian thực là nguyên lý làm việc cơ bản của
mỗi hệ thống điều khiển và của mỗi hệ thống thông
tin công nghiệp, nhìn từ quan điểm tin học
 Chất lượng điều khiển và độ tin cậy của hệ thống điều
khiển không chỉ phụ thuộc vào thuật toán ₫iều khiển,
công nghệ phần cứng, mà còn phụ thuộc một cách tất
yếu vào phương pháp xử lý thời gian thực
 Chúng ta còn biết quá ít về cơ chế thực hiện các chức
năng phần mềm bên trong một bộ điều khiển (số)
13
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
Chương 3: Vấn đề thờigianthực
© 2005 - HMS
Các hình thứccơ bảncủaxử lý TGT
 Khả năng phản ứng đồng thờivới các sự kiện bên
ngoài: Xử lý đa nhiệm
 Đáp ứng yêu cầuvề thờigiancủa nhiều“tácvụ”:
—Xử lý song song
—Xử lý phân tán
—Xử lý cạnh tranh
14
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
Chương 3: Vấn đề thờigianthực
© 2005 - HMS
Tác vụ và xử lý ₫anhiệm
 Mộtquátrìnhtínhtoánchomột nhiệmvụ cụ thể, có
thểđượcthựchiện đồng thời, ví dụ:
—Cáctácvụ xử lý giá trị vào/ra
—Cáctácvụđiềuchỉnh
—Cáctácvụđiềukhiển logic
—Cáctácvụ xử lý biếncố
—
 Mộttácvụ là sự thi hành mộtchương trình hoặcmột
phầnchương trình
—Mộtchương trình chạy nhiềulần => nhiềutácvụ
—Một đoạnmãchương trình (ví dụ mộthàm) đượcgọituần
hoàn vớicácchukỳ khác nhau => nhiềutácvụ khác
nhau
 Multitasking (đa nhiệm): khả năng thi hành đồng thời
nhiềutácvụ

Xem chi tiết: Tài liệu Hệ thống thông tin công nghiệp Chương 3 doc