Вопросы построения децентрализованных систем автоматического регулирования технологических процессов в нефтепереработке Ашурбейли, Игорь Рауфович

Введение к работе

. г"-'''* !

т^зл ^Актуальность теки иселедовашш. ЕІІ—'.^...Современные непрерывные производства- в нефтеперерабатывающей, химической и нефтехимической промышленности характеризуются крупномасштабностью технологических установок, значительной напрямів нностью режимов функционирования, повышенной взрыво и пожэро-опасностыо. что предъявляет жесткие требования к отказоустойчивости и функциональной живучести систем управления ими.

Однако, недостаточная надекность средств микропроцессорной техники на базе которой реализуются системы управления производством, существенно 'сдерживает широкое использование этой техники в средствах автоматизации рассматриваемого класса технологических объектов.

Одним из перспективных направлений решения задачи повышения отказоустойчивости микропроцессорных систем автоматического регулирования режимных параметров сложных технологических объектов с непрерывным характером производства является создание децентрализованных систем автоматического регулирования (ДСАР) о использованием локальных вычислительных сетей, позволяюалх реализовать алгоритмы перераспределения задач управления отказавших вычисли-телышх устройств.

В этой связи решение проблемы создания отказоустойчивых децентрализованных систем автоматического регулирования является актуальной научно-технической задачей.

Целью диссертациошюз реботы является разработка цифровых децентрализованных систем автоматического регулирования в нефтепереработке, включая разработку их алгоритмического. технического и программного обеспечения (ПО), а такке алгоритмов статического перераспределения задач отказавших вычислительных устройств (ВУ), обеспечивающих отказоустойчивость систем.

Научная новизна.

Научная новизна проведенных исследований заключается в

разработана архитектура цифровой ДСАР технологических объектов о непрерывным характером производства с использованием локальной ньлислительной сети (ЛВС) кольцевой топологии;

поставлена и решена задача синтеза отказоустойчивой ДСАР на основе статического перераспределения задач управления отказавших ВУ между нормально функционирующими;

предложены алгоритмы обеспечения отказоустойчивости ДСАР с учетом постепенной деградации системы управления.

Практическая ценность и внедрение результатов работы.

Диссертационная работа направлена на решение практических задач, возникающих в процессе построения отказоустойчивых систем НЦУ нефтеперерабатывающим производством. Полученные в ней теоретические результаты, созданное ПО ДСАР, рационально выбранный комплекс технических средств, включающий специально разработанное многовходовое устройство связи с обьектом управления, позволили осуществить внедрение ДСАР в промышленных условиях на технологическом комплексе, состоящем из установок первичной переработки нефти ЭЛОУ АВГ-6, ЭЛОУ АВТ-2 и двухступенчатого каталитического крекинга ДСКК Ново-Бакинского нефтеперерабатывающего завода. Экономический эффект от внедрения 345 тысяч рублей в год.

Унифицированный характер аппаратных и программных средств управления делает возможным тиракирорание разработанной ДСАР на других предприятиях нефтепереработки.

Апробация работы.

Основные теоретические и практические результаты диссертации докладывались на следующих конференциях, совещаниях и семинарах:

-Втором Республиканском совещании-семгог зе по созданию и внедрению в народное хозяйство республики мик| .^процессорных средств и систем, Баку, 1987г.;

-Всесоюзном семинаре "Проблемы создания и производства высоконадежных систем и комплексов для промышленных АСУ на базе малых и микро-ЭВМ",Москва, 1988г.;

-Всесоюзном семинаре "Ейвучесть и реконфигурация информационно - вычислительных и управлявдих систем", Москва, 1983г.;

-3-ей Всесоюзной конференции "Локвльные вычислительные сети", Рига, 1988г.;

-Всесоюзной научно - технической конференции "Контроль и управление в современном производстве".Москва, 1988г.

Связь темы диссертационной работы с планами НИР.

Приведенные в работе исследования выполнялись . в соответствии, с отраслевой научно-тезовіческой программой на 1986-1990 г.г. по созданию и развитию АСУ различного назначения, утвержденной приказом МНХП СССР И 725 -ДСП от 27.07.86 г. и' связаны с тематикой НИР АзИУ им. М. Азизбеков'а (J4 ГР 0IS8O069O79).

Публикации.

По теме диссертационной работы опубликовано 8 печатных работ.

Структура и обьец работи.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений.

Обший объем работы 201 страница, е том числе 180 страниц основного текста включая 22 рисунка и 7 таблиц. Список использованной литературы содержит 107 наименований.

Во_веєдєнии обоснована актуальность теш диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования. Кратко аннотировано содержание работы и приведены основные положения, выносимые на защиту.

в_первой главе приводится ретроспективный обзор работ,

посвященных создашш систем цифрового регулирования объектов нефтепереработки, начиная от цифровых регуляторов с жесткой структурой до распределенных систем управления па бззе ЛВС.

Анализируются проблемы, возникакчие прз проектировании современных ДСАР, Еопросн vs. алгориткячесяого-, аппаратного и программного обеспечения. При этом особое бхеглэкиэ уделяется вопросам надежности и отказоустойчивости ДСАР.

Показано, что задача построения ЕеотказоустсачіЕнх шаровых ДСАР различного применения в основном рэяеки. В подтверждение этому приводится анализ подобных систем управления па базе прог-ракмируемых контроллеров с пспользовапием различного периферийного оборудовашш. В тоге время отмечается, что указанные системі имеют существенный недостаток - использование в них ЛВС решает лишь проблему информационной пзал.юсвязп отдельна систем НЦУ,

- б -

кроме того в этих системах отсутствует доступ к устройствам сопряжения с объектами управления, то есть не обеспечивается отказоустойчивость системы в целом, что является принципиально важным для функционирования ДСАР.

В связи с этим отмечается, что эффективная работа ДСАР определяется главным образом ее архитектурой и качеством алгоритмов, обеспечивающих отказоустойчивость.

В работе обосновывается целесообразность использования методов перераспределения задач при отказе ВУ для обеспечения отказоустойчивости промышленных ДСАР и повышения эффективности использования их вычислительных ресурсов.

Таким образом, критический анализ состояния и развития ДСАР промышленных объектов обусловил постановку задачи исследования, и позволил определить круг задач, подлежащих решению.

2^зтордй_главе решается задача синтеза отказоустойчивой ДСАР непрерывными технологическими процессам! нефтепереработки.

На основе анализа алгоритмов статического и динамического перераспределения задач управления показано, что с точки зрения быстродействия системы, а таккэ простоты .реализации алгоритмов предпочтительным является использование статического перераспределения.

Предлагаемый подход к решению задачи обеспечения отказоустойчивости ДСАР основан на перераспределении Функций управления технологическими объектами отказавших ВУ по вычислительным ресурсам исправных, при одновременном решении задачи информационного взаимодействия, и сводится к рассредоточению глобальной таб-л:щы индентпфикацкй ДСАР по зарезервированным областям ОЗУ исправных ВУ ЛВС, которое выполняется на этапе проектирования слете мы. Такое резервирование приводит к существенному увеличению требуемого объема оперативной памяти.

Учитывая, чт(, как правило, задачи управления имеют общие программные модули, минимизация объема оперативной памяти реализуется методой економічного резервирования. Суть этого метода состоит в таком размещении идентичных программных модулей, чтобы общие части прогршл, обслухівакоих задачи, находились бы ь одном ВУ,

Каэдую задачу управления V , характеризующуюся объемом за-ніімйємоГі ею памяти V^ ,мохно условно разделить так, что

тг __vOOnst tr'^7aI'

4~^yi ⁺ Ч где v^onst - объем памяти, занимаемой условной частью U^? являющейся общей для множества задач; V^ - объем памяти, занимаемый условной часть» 1)^д , характеризующей индивидуальность задачи 1Т_±. Реализовав задачи и₁₍ реааеглые в ДСАР, таким образом, чтобы каждая и^^л могла взаимодействовать со всеми и^щ , получил следующий объем памяти, заішмаекоіі преобразованной задачей:

у _yoonat₊yvar_+iy0onst_+iyvor .

где AV^on3t и ДУ*""- дополнительные объема памяти, потребовавшиеся при реальном разделении задачи U_± соответственно па общую н 'индивидуальную части.

Предположи, что каадая задача 1^ рэзерв:фуэтся одноіфатно,
т.е. . _п

3=1 ¹³ где Yjj - матріща основного размещения задач, к добавочное рас-

прэделение задач X^j*осуществлено оптимально ташга образом, что кавдая задача U_i«=K₁ резервируется в ВУ, уве содерквкем некоторую другую_> задачу UjeKj. т.о; для каздоя Ujt

где двоичная матрица Z= \ | Z^ 11, 1=Т7, j=Tin определяется как Z=S о S о X ( о -операция логического умноженая матриц).

Причем двоичная матрица S = \\ S^j ц, 1»T7R, i=T7I, определяется как 3,^=1, если U.«K. и S,j=0, если U^oKj.

іогда показателем эффективности такого разведения задач U^eKj^ является удовлетворение неравенству:

oonst oon3t var Е Cm, > С (ДСга, + 2ДСпь )

oonst ^{х х 1 1}
где Cm; - ресурсы памяти, расходуемые условной частью
од var

UI .являющейся общей для задач U.^K... Спь -ресурсы памяти,

инд^{1 х} * расходуемые условной частью IL , характеризующей индивиду-

oonat var алыюсть задачи и^сК.^; ДОт^, ДСпь - соответственно дополни-

_ 8 -

тельные ресурсы,памяти, потребовавшиеся при реальном разделении задач на общую и индивидуальную части.

Далее в работе рассматривается непосредственно распределение задач управления по ВУ, которое проводится в два этапа: на первом этапе (в условиях безотказного ре»нма работы системы) осуществляется основное размещение задач управлешя по ВУ; на втором (при наличии откчзов) выполняется дополнительное размещение этих задач.

Решение первой части задачи предполагает нахождение минимального числа п ВУ. требуемых для выполнения основного размещения задач мнокества 0^, удовлетворяющего времешда ограничениям и ограничениям по памяти.

Временные ограшчения сводятся к выполнению следующего неравенства:

где y - время решения задачи U*^; гіц=С Щ- } - множество задач, размещенных в ВУ МІ в соответствии с основним размещением, L. - число задач этого множества; Тт- период решения задачи; бт - допустимый интерва." времени, в течение которого реиение задачи должно быть завершено, причем Тт=ап=її.

Для удовлетворения ограничения по памяти определяется нижняя граница требуемого минимального числа ВУ:

. 4= 3 V^v [

где Ш обозначает ближайшее к X целое число, большее, чем X; V-jr суммарная объем памяти, требуемой для основного размещения задач мнокества в ВУ, определяемый как:

где у** - объем памяти, требуемой для размещения задачи v*;

^vm ^if» ^1 U ⁿif! ^в соответствии ' с требованиями к основному

размещению мнокества Л^, являются непересекающимися; v- ресурс памяти ВУ,

-9-.

При конкретных значениях v** и v эта граница может не дости гаться вследствіш недопустимости разделения всех задач с целью их "плотной упаковки" в каждом ВУ. Поэтому в общем случае

Тогда для каждого ВУ М» ограничение по памяти определяется следующим образом:

Vj = Е тД s у, {.1,п .1-

На втором этапе распределения проводятся дополнительное размещение задач без увеличения исходного числа ВУ (№=№). Для его осуществления необходимо удовлетворять следукшм требованиям.

1.В любом состояния S^eS¹ любая задача U cQ^ должна назначаться для решения только одному пеоткагееоему ВУ. Тогда d^-булева переменная; d=1, если задача U_n п состоянии S.J, назначается для реванпя d ВУ !I_± a d^=0 в противном случае, то есть

2. В состоянии S;,rS зля любого' нэотаазэвзего ВУ У₄ необ
ходимо выполнение огранзчвнзія по вретана:

га ь*

где ATj- свободный временной ресурс 1-го ВУ.

3. Для каждого ВУ M_t необходимо удовлетворение ограничения

по памяти:

Е Т rsvj, 1=1...11 _л m. га х

м ^{1 m}

где 7| - свободный ресурс памяти ВУ; Yn^ = t, если копия задачи

U_m размещается в ВУ W_it Та,*=0 и противном случае.

Копия задачи и размещается з БУ и_л, если задача назначена для

^m її

решения в данном ВУ хотя бы в одном состоянии S_V«S , ГД8 V=1...N.

Поэтому:

V Ai^ - ^га=¹---ь: І-1.-.Н (І)

4. Копия квадой задачи U «sQ долана быть размещена только в одном ВУ, т.е.

Е Y =1, v U«n іжі ^mi ^m

где 1 - номер ВУ, для которого задача U_m является собственной. В рассматриваемом случае, когда принято,что допустимое .число отказавших ВУ L = 1 и мноиества собственных задач различных ВУ Мі не пересекаются (1 = 1...II ),непересекаюиимися являются и множества Пу задач, распределяемых для решения с кеотказавших ВУ в состояниях S,J,eS¹, v=1...N.

Таким образом, задача построения требуемого дополнительного размещения задач Ооз увеличения исходного числа ВУ, обозначаемого N=H, сводится к следующей задаче - найти допустимые наборы булевых переменных:

И а^ и , m = Т7И, 1 = Т7П для каздого состояния S^eS¹; lit ||. m = Т7С, і = Т7Н .

где Y -' матрица дополнительного размещения,определяемая виразі пением (I).

Если указанная задача имеет решение при данном Nrfi⁰, то ото решение и обеспечивает минимальные затраты ресурсов системы С=Кс, соответствующие исходному числу ВУ. Если при Н=Н решение не получено, то необходимо повторить процедуру, вводя h допол-нительнах ВУ, числа которых определяется исходя из объема недостающей памяти AV соотношением:

h = ] AV/v [,

Д7= Е ч - V^е ;'. U g) ^m

V⁰- обжий свободный ресурс пСі.мяти всей системы.

При этом, если в ходе основного размещения задач в ВУ М. размещен программный модуль А., то

^AVmi = ^V<^Fm> ^{+ V}

если модуль А_к не размещен в ВУ М_± при основном размещении.

Это решение соответствует минимально необходимому числу ВУ Н=№+ h и соответсвенно минимальным затратам ресурсов системы.

Изложенный подход позволяет размещать резервные копии задач в первую очередь в тех ВУ, которые уже содерият соответствующие этим задачам программные модули алгоритмов управления размещенные в ходе основного распределения.

В реальных промышленных условиях возникают ситуации, когда отказывает несколько ВУ. Тогда необходимо обеспечить функциональную живучесть ДСАР в условиях постепенной деградации системы.

В работе рассмативается два варианта постепенной деградации системы: функциональная деградация, т.е. снижение функциональных способностей системы вследствие прекращения решения некоторых задач, и деградация по производительности т.е. снижение значений показателей производительности системы.

Для обеспечения 'работоспособности системы в условиях постепенной деградации, регааемне ДСАР задачи ранжируются го степени их важности с точки зрения влияния результатов решения на функционирование объектов управления. Калщой из .задвч Urn сопоставляется некоторая величина pm, называемая весом задачи и характеризующая ее важность. Причем, Оолее вазной задаче соответствует больший вес. Функциональные способности система.в кадцем состоянии Sv оцениваются показателем Bv, называемым оіїфективность» системы:

где n^v- множество задач, которые система способна решать в состоянии Sv. Очевидно, что для начального состояния Sv=S справедливо Q^v= fi.

Для разработанной, систем управления ваягость той или иной задачи U сценивается величиной потерь р , возникающих вследствие прекращения ресения данной задачи. Тогда Функциональные способ-

ности системы в состоянии S_v характеризуются суммарной величиной потерь в этом состоянии:

где Ci^v- множество задач, отбрасываемых системой в состоянии Sv;

ff= fl/Q^v. Для начального состояния S⁰ множество fl" пусто и R_i(--0. При заданном числе ВУ и множестве состояний S^a находится дополнительное размещение задач в системе и распределение задач отказавших ВУ по неотказавшим для каждого состояния S_veS^a, обеспечивающие максимум величины Е„ (или минимум Rv) при удовлетворении ограничений на временные ресурсы и ресурсы памяти каждого

ВУ. Формально данная задача представляется следующим образом:

Де= Е _г Е , d^v

ъ_± Рт-> »" ^{v s}v^

(а)

¹ и_теа ^"i ^{m i 1 v v}

(0)

^Луі = E Y_m v v! . i=TTK

,0 ^ші

U ЄІЇ

1 - Ш4 m 1

(в)

Е _ d*\s 1. v U «еП*. v S_v«=S^a, Y_ = U dj! (г)

где ДЕ* - та часть эффективности системы в cot оянш S_y, которая определяется выполнением в этом состоянии собственных задач отказавших ВУ, переданных работоспособным ВУ; п - множество собственных задач отказавших ВУ для состояния S_v; н - множество работоспособных ВУ для состояния S_v; d^ - булева переменная, определенная при дополнительном размещении задач.

Если важность задач оценивается величиной потерь, то целевая функция имеет вид:

AR., = Я.лш - Е _f Е „d„ р -> min,

где Я,ліах= 2 _f р„- максимальная величина потерь для состо-

^V \< ^Ш яния Sv, соответствующая отбрасыванию всех собственных задач

отказавших ВУ в этом состоянии.

Третья_глава посвящена разработке архитектуры ДСАР, реализующей алгоритмы статического перераспределения задач управления в случае отказов ВУ.

С учетом функций возлагаемых на систему определены тип и топология ЛВС, осуществлен выбор физической реализации канала передачи данных и метода доступа к сетевым ресурсам.

Показано, что для обеспечения информационного взаимодействия систем НЦУ необходима однородная многосистемная сеть с распределенным управлением. На основе анализа наиболее распространенных топологий ЛВС для построения ДСАР, обоснована целесообразность использования кольцевой топологии. Она дзет возможность наиболее экономичного построения полносвязных сетей ЭВМ. в которых осуществляется взаимодействие каждой ЭВМ с любой другой с помощью единственного канала обмена; обеспечивает простоту организации передачи сообщений, имеющих нескольких адресатов; позволяет распределять 'задачи по вычислительным средствам различных классов и использовать свободные вычислительные ресурсы чсправных элементов системы для компенсации отказов. Кроме того, она представляет большие возможности для функционального и. пространственного расширения система. .

В качестве передающей среды выбран коаксиальный кабель, использование которого обеспечивает необходимую производительность сети и в дальнейшем позволит без дополнительных затрат перейти к волоконно- оптическим каналам связи.

И> применяемых в ЛВС методов доступа к передающей среде в наибольшей степени требованиям высокой надежности и производительности сети удовлетворяет протокол маркерного доступа, а наиболее предпочтительным способом обмена данными между сетевым контроллером и управляющей ЭВМ является прямой доступ к памяти, обеспечивающий высокое быстродействие и эффективность обработки больших потоков данных, которые имеют место в системах управления непрерывными технологическими процессами.

Далее в этой главе предложен комплекс научно-технических решений, позволяющий адаптировать выбранную ЛВС, для выполнения за-

дач цифрового управления непрерывными технологическими объектами. В частности, разработаны контроллеры и адаптеры ЛВС.

В качестве вычислительных средств для управления технологическим процессом и для отображения информации выбраны диалоговые вычислительные комплексы (ДВК) ( могут использоваться ДВК любых модификаций, например ДВК-2, ДВК-3, ДВК-ЗМ и др.).

Важным элементом комплекса технических средств разработанной . ДСАР, позволяющим реализовать стратегию отказоустойчивого управления, является многовходовое УСО. Созланное усо позволяет подключить к обьекту управления не менее двух ВУ, а также обеспечить резервирование по питанию, что делает возможным фиксировать выходные управляющие сигналы и входные сигналы с датчиков даже в случае исчезновения питающего напряжения сети. В работе приводится описание структуры и основных функциональных модулей разработанного УСО.

Результатом проведешшх исследовании явилась разработка архитектуры аппаратного комплекса ДСАР, представленная нь рисунке.

Здесь I - кольцевая многосистемная однородная локальная вычислительная сеть с маркерным методом доступа и распределенным управлением, обеспечивающая передачу данных со скоростью от 3 Мслт/сек на расстояние до I км меаду узлами сети.

1. - широкополосный коаксиальный кабель типа РК-75 с резервной линией;

2. - контроллеры локальной вычислительной сети, реализующие физический уровень протокола сетевого обмена данными;

3. - адаптеры локальной вычислительной сети, обеспечивающие коммутацию универсального КЯС с вычислительными узлами сети

в режиме прямого доступа.к памяти;

5 - вычислительные узлы ДСАР, реализованные на базе мпкро
-ЭВМ ДВК и осуществляюаке непосредственное цифровое управление

технологическим* процессами и поддержу сетевых протоколов удаленного вызова операции. Вычислительные узлы имеют в своем составе технические средства, обеспечивающие их взаимосвязь с УСО и вычислительными средствами верхнего уровня управлешія;

G - вычислительные узлы ДСАР, реализованные на базе ы.ж-ро-ЗБМ ДВК и осуществляющие поддероту человеко-машинного диалога, протоколов удаленного вызова операций, отображения состояния процессов управления и первичную переработку технологической, информации для последующей передачи на верхние уровни уп-

Архитектура ЗСДР.

CM-/42Q

КПС\

я в/с

\йпс\

3)ЗК

У со.

датчики и ucnaj7HunW&-ни механизма. усгпанаЬкилІВ

уса

±

Затейки и ucncuwum&nbh'bit м&ахіназени. установки л/IS

ел

¹ ' і а

Датчики и исполнитель-^-ЛЬЙ мззпиизма. ycmafJCOKU sl52

равления. Эти узлы осуществляют также связь с верхним уровнем управления по выделенным каналам связи, что снимает дополнительную нагрузку с управляющих ЭВМ;

7 - многовходовое"устройство сопряжения с объектом, пред
назначенное для коммутации датчиков и исполнительных механиз
мов, аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования исход
ной-технологической информации и управляющих воздействий и
обеспечения доступа к ним со стороны подключенных к УСО станций

СЄТИі

8. - стандартные датчики технологической информации и исполнительные механизмы, установленные непосредственно на технологических объектах управления)

9. - вычислительные средства верхнего уровня управления, решающие задачи оптимизации управления технологическими процессами;

10. - выделенные каналы связи между ДСАР и вычислительными средствами верхнего уровня управления;

11. - сетевые адаптеры СІШ-І5, обеспечивающие сопряжение меаду станциями связи с оператором и ЭВМ, верхнего уровня управления;

Ї2 - платы сопряжения вычислительных средств ДСАР с УСО. обеспечивающие его многовходовость.

8_2е?.вертой_главе рассмотрены вопросы промышленной реализации ДСАР на двух установках первичной переработки нефти (ІЩ) п установке двухступенчатого каталитического крекинга (ДСКК) Ново- Бакинского нефтеперерабатывающего завода.

Приводится краткое описание технологического куста, включающего эти установки, и осуществляется его исследование как объекта автоматического управления. В результате- выявлены основные управляющие, управляемые и возмущающие воздействия.

В основу внедренной системы положена разработанная архитектура ДСАР, реализующая задачи НЦУ режмными технологическими параметрами, и обеспечивающая отказоустойчивость системы решением задачи статического перераспределения при отказах средств управления.

Функционирование системы происходит следующим образом. При первоначальном запуске системы происходит телезагрузка операционных систем и программного обеспечеігая в станщш связи с операторами, реализованными на базе ДВК и установленных в one-

- IT -

раторішх установках ГОЖ и ДСКК. Затем происходит загрузка программного обеспечения задач контроля и управления технологическими процессами в микро-ЭВМ. По завершении процедурц первоначальной загрузки и получении соответствующего сигнала, оперативный персонал осуществляет инициацию системы в режиме нормального функционирования. Опрос режимных параметров технологических процессов осуществляется независимо каждой установкой по соответствующим алгоритмам опроса датчиков с перяодеки дискретности, заданными на этапе проектирования системі. Результаты опроса заносятся в глобальные таблицы настроечных параметров, расположенные в соответствующих станциях связи с операторами. Кроме того, данные опроса передаются по каналу связи в соседние рабочие станции для их дублирования. Информация о текущем состоянии технологического процесса, хранящаяся в глобальных таблицах настроечных параметров, используется алгоритмами человеко-машинного диалога для ее отображения на видеотерминалах рабочих станция. Вычисленные истинные значения рекимшх параметров по управляемым- установкам обрабатываются соответствующими алгоритмами формирования управляющих воздействий и заносятся в глобальные таблицы настроечных параметров соответствующих станций связи с объектами. Возникновение отказов ДСАР диагностируется алгоритмами тестирования с точностью до узла. Тестирование производится параллельно с решением задач контроля и управления с отображением не-итатных ситуаций на видеотерминалах рабочих станцій. В случае обнаружения отказа одной из-станции связи с объектом происходит инициация алгоритма перераспределения вычислительных ресурсов системы, в результате которой в исправных станциях связи с объектом активизируются контуры регулирования, соответствующие контурам регулирования отказавшей станции. Подхват управления тех-нологі.чг зких процессов в точке возникновения отказа управлявшей этими процессами рабочей станции обеспечивается наличием дублированной оперативной технологической информации в глобальной таблице настроечных параметров станции связи о объектом, взявшей на себя функции отказавшей. Сформированные таким образом управляющие воздействия передаются на соответствующее устройство сопряжения с объектом. При обнаружении отказа одной из станіти связи с оператором, функции поддерзвния человеко-машинного диалога передаются на станцию связи с объектом. При сбое по питанию инициируется алгоритм . аварийной перезагрузки, поз-

волящий восстановить программное обеспечение отказавшей станции на момент возникновения сбоя.

После устранения отказа происходит автоматический переход ДСАР в основной режим.

В работе значительное внимание уделено математическому, информационному и техническому обеспечению системы.

Математическое обеспечение ДСАР включает модули: управления технологическими режимами; связи с обслушващим персоналом; поддержки обмена информацией по сети; связи с верхним уровнем; обеспечения отказоустойчивости ДСАР. ._

Информационное обеспечение ДС/Р формирует информацию о текущем состоянии технологического процесса; о текущих управляющих воздействиях на входах исполнительных механизмов; о контурах регулирования режимных параметров; о текущем состоянии технических средств системы; о текущем. распре деле нш вычислительных' ресурсов; информации от. оперативного персонала установки.

ПО ДСАР состоит из трех основных пакетов: ПО,' реализущего алгоритмы ШУ; ПО, реализущего алгоритма статического перераспределения задач управления; ПО, реализующего сетевые протоколы обмена данными и вспомогательного программного обеспечения, реализущего функции связи с оператором и средствам! верхнего уровня управления. Все ПО ДСАР реализовано на объектно-ориентированном языке СИ.

Подробно рассматривается комплекс программ по обеспечению отказоустойчивости ДСАР- РАТО, состоящий из следующих программных модулей: NADDSP, KUTTS, РОМЕТКА, EELFTS, С- ;REC.

Комплекс программ FAT0 для своего нормального функционирования требует наличия сетевого программного обеспечения кольцевой локальной сети объектно-ориентированной архитектуры, прикладного программного обеспечения НИУ п операционной среда ТИОС ДВК. Комплекс программ FAT0 является распределенным и размещается во всех станциях ДСАР. Он .предназначен для обеспечения непрерывного решения прикладных задач управления технологическими процессами в условиях отказов отдельных вычислительных средств путем оперативного перераспределения управлявдкх функций отказавших элементов системы управления по вычислительным ресурсам исправных при поддержании безударности подобного перехода. Запуск комплекса программ РАТО осуществляется непосредственно после

загрузки программного обеспечения ДСАР.

Работа комплекса заключается в выполнении четырех основных функций:

тестирование состояний станций ДСАР и обнаружение отказавших узлов;

определение вычислительных ресурсов, резервирующих отказавшую станцию ДСАР;

активизация дублей прикладных задач, " потерянных" при отказах вычислительных средств ДСАР;

- восстановление первоначальной конфигурации системы после устранения отказа.

Тестирование вычислительных средств ДСАР предполагает периодическое самотестирование станций ДСАР и выдачу сообщений о своей неисправности в магистральный капал связи, а также периодическое взБКмотестярованпе станций ДСАР на предмет выявления возникающих отказов.

Определение отказа' станции ДСАР осуществляется на основе принципа "презумпции виновности", то есть станция-сети считается неисправной при непоступлении от нее сообщений, подтверждающих ее исправность в заданные интервалы времени.

Поскольку взаимотестирование узлов сети производится полносвязно, то "факт отказа становится- известным всем исправным узлрм сети. При этом осуществляется распределенный поиск вычислительных ресурсов, обладавших программной возмоетостыо оперативного подхвата функций отказавшей станция сзтп. Далее происходит активизация дублей прикладных задач, находящихся в найден-кцх на предыдущем ааге вычислительных ресурсах.

Процесс--восстановления первоначальной конфігурацій! системы начинается в момент поступления сигнала, подтверндакщего исправность ранее отказавшей стзншга ДСАР в магистральный канал связи.

Далее обсуждаются результата внедрения ДСАР на Ново-Бакинскон нефтеперерабатывающем заводе.

Опенка достоверности результатов нсслздований проведена в реальных промышленных условиях. Результаты показывают высокую на-дежость функционирования ДС*Р.

В,_П2^т^о^ении прелставленв долум.знтц, подтверждающие внедре-"іі'"' ргізработ'-чшої сксїєілд и йрогменти програкл, обеспечивающих ,-.-,-;.-.оусїо:'іч:;г-ость ДСАР.

- го -