Введение к работе
Актуальность темы. Транспортирование в шахте является важнейшим звеном технологического процесса добычи. Это наиболее трудоемкий процесс, расходы на перемещение горной массы достигают 50-60^ от общих расходов и значительно возрастают с увеличением глубины работ.
Одним из основных способов повышения эффективности технологического процесса добычи является совершенствование средств автоматизации шахтного транспорта путем сокращения времени их создания, расширения функциональных возможностей, повышения быстродействия, надежности и степени интеграции.
Современной тенденцией при автоматизации технологических процессов в угольной промышленности является использование новой элементной базы изделий электронной техники (микропроцессоры, программируемые логические интегральные схемы - ПЛИС) длл создания дискретных устройств управления шахтной автоматики. ПЛИС обеспечивают большую степень интеграции, быстродействие, надежность дискретных устройств, меньшее время проектирования. Однако применение ПЛИС ввиду закрытости их структуры возможно при их оптимальном выборе и автоматизации всех работ по проектированию, моделированию, отладке, программированию дискретных устройств на их основе.
Задачи по применению ПЛИС для построения дискретных устройств недостаточно исследованы ввиду: начального этапа работ, посвященных проблеме сквозного проектирования-изготовления; новизни ШМС и разнообразии их функциональной структуры; отсутствия научной обоснованности областей их эффективного
применения.
- I -
Таким образом, является актуальным направление исследований по созданию системы автоматизированного проектирования дискретных устройств для автоматизации шахтного транспорта на основе ПЛИС.
Целью работы является разработка и реализация в САПР оптимальной технологии сквозного проектирования-изготовления дискретных устройств шахтной автоматики в базисе ПЛИС, обеспечивающей сокращение времени проектирования и изготовления, повышение быстродействия и надежности функционирования, увеличение степени интеграции создаваемых устройств.
Идея работы заключается в использовании моделей управления, проектирования, программирования^программируемых функционально-логических ыоделей дискретных устройств для их оптимизации и реализации технологии сквозного проектирования в аппаратно-программных средствах САПР.
Научные положения, разработанные лично соискателем,^ новизна!
структура программируемой функциональной модели дискретных устройств шахтной автоматики;
три типоразмера дискретных устройств в базисе ПЛИС для задач шахтного транспорта;
технология сквозного проектирования и изготовления дискретных устройств управления шахтной автоматики на основе ПЛИС;
математические модели программируемых ДУ: функционально-логическая, информационная, параметрическая; алгоритмы моделирования, параметры реализации функционально-логической модели на
ЭВМ;
_ > -
метод оптимизации программируемых дискретных устройств на основе оптимизации энтропии информационной модели;
на основе метода оптимизации энтропии алгоритмы и принципы логической минимизации, синтеза, декомпозиции, моделирования на ЭВМ программируемых дискретных устройств;
4-принципы технической реализации оборудования для сквозного проектирования устройств на ПЛИС;
- провел экспериментальные исследования системы автомати
зированного проектирозшвш дискретных устройств на задачах
создания программируемых ДУ в институтах "Гипроуглеавтоматиза-
ция", "Циклон", ИК АН УССР, НПО "Светлана".
Степень обоснования научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждается;
использованием в проводимых исследованиях методов математического моделирования на ЭВМ;
использованием в исследованиях аппарата теории информации, позволяющего оценить точность получаемого решения;
использованием в исследованиях точных методов теории графов;
положительными результатами внедрения на нескольких промышленных предприятиях разработанных . .' средств авто-, матизации проектирования и программирования дискретных устройств на ПЛИС.
' Значение работы.Научное значение работы состопПв следующей:
-
Разработана структура программируемой функциональной модели дискретных устройств иахтной автоматики.
-
Разработаны типоразмеры дискретных устройств в базисе ПЛИС.
-
Разработана и исследована технология сквозного проектирования и изготовления дискретных устройств управления шахтным транспортом на основе ГШС.
-
Разработан и исследован метод оптимизации программируемых дискретных устройств на основе оптимизации энтропии информационной модели.
-
Разработаны - на основе метода оптимизации энтропии алгоритмы и принципы логической минимизации, синтеза, декомпозиции, моделирования на ЭВМ программируемых дискретны:: устройств.
-
Разработаны принципы построения оборудования для сквозного проектирования устройств на ПЛИС.
Практическая ценность работы-
1. Установлены критерии эффективности при проектировании
и изготовлении дискретных устройств управления шахтным транспортом.
2. Предложен и обоснован метод оптимизации программируе
мых дискретных устройств на основе оптимизации информационной
модели.
3.Предложены универсальная математическая модель программируемых дискретных устройств и алгоритмы ее реализации.
4. Разработаны промышленные образцы программаторов и САПР для проектирования устройств на ПЛИС на основе предложенной технологии проектирования.
Реализация научно-практических результатов.
Результаты диссертационной работы использованы при проведении восыш НИР и ОКР институтом "Циклон" по созданию средств автоматизации проектирования и программирования дискретных устройств на ПЛИС с 1979 по 1990г., а также при проведении в инсти-
- Ч -
туте "Гипро^глеавтокатизация" НИР по созданию сиотеш управления
пахтнын транспортом на основе ПЛИСІ
Автоматизированное оборудование 9 типов для сквозного проектирования и программирования устройств на ПЛИС, реализованное на основе методов, принципов и алгоритмов,представленных в работе, внедрено на 12 предприятиях 7 отраслей, осуществлено программирование свыие 4 тыс. IUMG в интересах негодного хозяйства.
Внедрен OCT. 110360-86 "Микропроцессорные средства вычислительной техники. Программаторы запоминающих и логических микросхем. Основные параметры".
Экономический эффект от внедрения результатов работы составил 325 тис. руб,
Ожидаемый экономический эффект от внедрения средств программирования ПЛИС с высокой степенью интеграции в народном хозяйстве составит 1175 тыс. руб.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на НГС и СГК ЦНИИ "Циклон", семинарах и конференциях секции Р7 научного Совета АН СССР; на семинарах журнала "Микропроцессорные средства и системы".
Публикации. По результатам исследований опубликовано 10 печатных работ, монография ; получено 3 авторских свидетельства на изобретения; депонировано в ЦНИИ "Электроника" 5 отчетов по НИР и ОКР.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глаз, заключения, списка использованных источников. Работа изложена на 176 страницах машинописного текста, содержит 79 иллюстраций и 5 таблиц.
