Краткое описание аппаратно-программного комплекса

Аппаратно-программный комплекс предназначен для выполнения трех основных функций:

автоматического управления (АУ) без участия ФПО верхнего уровня системы управления;

дистанционного управления (ДУ) исполнительными механизмами (ИМ) и режимами работы подсистем нижнего уровня с помощью ФПО верхнего уровня;

отображения на мониторах верхнего уровня параметров (ОП), измеряемых на объекте управления, и параметров, отражающих состояние средств самой системы управления, а также регистрации и архивирования информации в базах данных.

КАПС построена как двухканальная система с нагруженным дублированием ФПО нижнего (НУ) и верхнего (ВУ) уровней и баз данных (рис. 4.2).

Информация в КАПС поступает из системы сбора данных (ССД) от измерительных каналов, содержащих дискретные (ДД) и аналоговые (АД) датчики. Управляющие воздействия поступают из КАПС в систему вывода данных (СВД), содержащую некоторое количество ИМ. ССД и СВД не входят в рассматриваемую систему и являются буфером между КАПС и объектом управления. Подсистема КАПС верхнего уровня обменивается информацией со смежными системами.

На нижнем уровне структурными единицами ФПО НУ являются алгоритмы А1...А8, секции ввода (СВв) и вывода (СВыв) данных. Секции ввода данных могут принимать информацию от ССД или ФПО ВУ. Секции вывода данных выполняют функции контроллеров для управления ИМ и для передачи служебной информации в адрес ФПО ВУ и ФПО НУ. База данных используется не только для выполнения указанных функций, поэтому объем данных БД превышает объем, необходимый для выполнения функций АУ, ДУ и ОП.

1 Пример составлен по материалам реального проекта.

 

Рис. 4.2. Структурная схема ФПО и ИО КАПС

 

Оценка исходного числа дефектов

Надежность ПК оценивается на стадии проектирования, когда известны структура ФПО и описание каждой структурной единицы по входам и выходам. Поэтому для оценки ИЧД используются формулы (10.12) и (10.13). Чтобы оценить влияние структурирования на ожидаемое число дефектов, каждый алгоритм разбивается на секции, размеры которых определяются требованиями технологии программирования, принятой в САПР ПО, и соображениями повышения эффективности работы отдельного программиста с учетом рекомендаций психологии программирования и соображений удобства дальнейшей отладки. Исходные данные для расчетов и результаты расчетов ИЧД по секциям и алгоритмам приведены в табл. 4.4.

Таблица 4.4

Исходное число дефектов по секциям и алгоритмам

Наименование

Исходные данные

  ИЧД    

Входы

            1 2 1 2 1 2 1 2 Алгоритм А1ц 11 9 17 15 80,71 69,49 1,01 0,745 Алгоритм Alс 16 10 28 20 - - 1,264 0,609 Секция А11 7 4 14 12 64,0 53,3 0,632 0,439 Секция А12 9 6 14 8 64,0 33,2 0,632 0,170 Алгоритм А2ц - - 48 36 282,2 199,4 12,29 6,137 Алгоритм А2с 41 32 68 48 - - 3,71 1,763 Секция А21 14 10 23 16 116,1 75,06 2,08 0,869 Секция А22 10 10 15 14 69,5 64,0 0,745 0,632 Секция А23 6 2 12 4 53,3 15,51 0,439 0,002 Секция А24 6 6 9 8 38,1 33,22 0,223 0,170 Секция А25 5 4 9 6 38,1 24,00. 0,223 0,089 Алгоритм A3 17 13 30 21 160,0 104,0 3,95 1,67 Алгоритм А4ц 9 6 15 8 69,5 33,22 0,745 0,170 Алгоритм А4с 12 8 22 12 - - 0,714 0,178 Секции А41. А42 6 4 11 6 48,1 24,0 0,357 0,089 Алгоритм А5ц - - 19 19 92,2 92,2 1,313 1,313 Алгоритм А5с 20 20 32 32 - - 0,681 0,681 Секции А51...А54 5 5 8 8 33,22 33,22 1,170 0,170 Алгоритм А6ц - - 28 20 147,2 98,1 3,344 1,485 Алгоритм А6с 28 20 48 32 - - 1,754 0,681 Секции А61...А64 7 5 12 8 53,3 33,22 0,439 0,170 Алгоритм А7 20 20 21 21 104,0 104,0 1,67 1,67 Алгоритм А8 12 8 24 20 122,2 98,1 2,305 1,485 А1...А8ц - - 202 160 - - 26,63 14.68 А1...А8с 166 141 273 206 - - 16,05 10,34

Примечание. 1 − учитываются все обрабатываемые входы; 2 − учитываются все независимые входы; Ац − алгоритм без разбиения на секции; Ас − алгоритм с разбиением на секции.

 

Расчеты проведены для двух вариантов исходных данных. В первом варианте учтены все обрабатываемые входы и все ветвящиеся выходы. Во втором варианте учтены только независимые входы и выходы. Расчеты показывают, что разбиение алгоритмов на секции приводит к увеличению суммарного количества входов и выходов: в первом варианте на 35%, а по отдельным алгоритмам до 70%; во втором варианте на 29%, а по отдельным алгоритмам до 60%. Однако суммарное количество дефектов при разбиении на секции сократилось: на 40% в варианте 1 и на 30% в варианте 2. Разбиение на секции отдельных алгоритмов не всегда приводит к снижению ИЧД. Так произошло для А1 в варианте 1 и для А4 в варианте 2. Однако разбиение все-таки проводят по другим причинам Например, разбиение А1 полезно для облегчения автономной отладки. В этом случае при разбиении на две секции для полной отладки надо просмотреть 2⁷+2⁹=640 комбинаций значений бинарных входов, а без разбиения − 2¹¹=2048 комбинаций, то есть в 3,2 раза больше. Варианты 1 и 2 могут рассматриваться как крайние для получения двусторонней оценки ИЧД, так как при функционально зависимых входах и выходах независимыми остаются операции адресации, при программировании которых также могут возникать ошибки. Именно поэтому может быть использовано среднее арифметическое оценок.

В качестве секций ввода в состав ФПО НУ входят модули сравнения результатов измерения аналоговых параметров с уставками с последующей индикацией нарушения уставки. В качестве секций вывода используют два типа контроллеров, БУ1 и БУ2, для управления ИМ двух различных типов. Исходные данные о секциях ввода и вывода и результаты расчетов ИЧД приведены в табл. 4.5.

Таблица 4.5

Исходное число дефектов в секциях ввода и вывода

Наименование			ИЧД
СВв	4	16	0,04
БУ1	42	240	8,90
БУ2	28	147	3,34

 

Совокупность секций ввода и вывода сравнима по количеству дефектов со множеством алгоритмов.