Глава 3. ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА СИСТЕМ контроля, испытаний и мониторинга

3.1. Базовые и системные программные средства

Программные средства, необходимые для компьютеризации экспериментальных исследований с помощью наиболее распространенных приборно-модульных систем с шиной КОП (ГОСТ 26.003-80 [1]), можно разделить на низкоуровневые и высокоуровневые. Низкоуровневые, или базовые, программные средства обеспечивают необходимые интерфейсные функции приборов в соответствии с требованиями стандарта. Они реализуются в интерфейсном модуле персонального компьютера (ПК) и обеспечивают асинхронный режим передачи данных по шине.

Высокоуровневые или системные программные средства [5,9,11] предназначены для решения прикладных задач по организации эксперимента, сбору, обработке данных и представления результатов инструментальных исследований. Они реализуются в ПК и определяются составом прикладных программ, а также возможностями используемого компьютера.

Базовые программные средства

Подпрограммы обслуживания КОП пишутся на Ассемблере или на языке программирования системы. Построенные на основе использования логических автоматов или микропроцессорных схем интерфейсные модули обычно реализуют следующие основные подпрограммы работы:

1. Инициализация системы КОП используется перед началом работы. Она проверяет работоспособность интерфейсного модуля и подключенных приборов.

2. Передача однолинейной интерфейсной команды, например, очистки интерфейса (ОИ), установки или снятия сигнала дистанционного управления (ДУ). Используется при конфигурировании измерительной системы в самом начале и в конце работы.

3. Передача универсальных интерфейсных команд, воспринимаемых всеми приборами, подключенными к шине. Информация по шине данных КОП передается в безадресном режиме.

4. Передача адресных команд по шине КОП необходима для адресного запуска или сброса устройства, передачи управления другому контроллеру, перевода прибора в режим управления с передней панели.

5. Передача информации по шине КОП в устройство с требуемым номером, т.е. в адресном режиме, необходима для программирования приборов. Перед вызовом подпрограммы прибору должен быть присвоен адрес приемника, а программной переменной – передаваемые данные.

6. Вывод информации по шине КОП из устройства необходим для считывания результатов измерения. Перед вызовом этой подпрограммы прибору должен быть присвоен адрес источника.

7. Вывод информации по шине КОП в безадресном режиме необходима для организации процедуры параллельного опроса.

8. Приостановка выполнения пользовательской программы до тех пор, пока в системе КОП не возникнет сигнал "запрос обслуживания" (ЗО). Она расширяет возможности организации измерений, делая их более гибкими.

9.  Обеспечение реакции на сигнал ЗО позволяет в конце каждой подпрограммы обслуживания КОП осуществлять проверку наличия сигнала ЗО.

10. Опрос состояния устройства с требуемым номером, т.е. в адресном режиме, необходим для выявления прибора, запросившего внеочередное обслуживание по соответствующей линии КОП. Передаваемый с прибора байт содержит информацию о причине запроса. Перед вызовом этой подпрограммы прибору должен быть присвоен адрес источника.

11.  Отмена реакции на сигнал ЗО необходима для выполнения пользовательской программы без опроса состояния линии ЗО.

Перечисленные выше подпрограммы могут дополняться более частными функциями управления шиной КОП.

Системные программные средства

Почти каждая программа включает в себя следующие элементы:

1. Управление измерительными приборами, их режимами, конфигурацией и измерениями. Для этого необходимы приборные драйверы на языке программирования и знание кодов программирования.

2. Организация алгоритмов измерения. Большинство программ испытаний строятся по определенной логической схеме. В некоторых случаях в программе нужно остановиться. Нередко при испытаниях и контроле осуществляется привязка к оси времени, например, при исследовании нестабильности.

3. Обработка и представление информации. Анализ информации означает снятие данных с прибора и их анализ. Например, оценка среднеквадратичного отклонения показаний прибора или сравнение показаний прибора со значениями, являющимися границами допуска. Часто необходимо сохранить данные для последующего сравнения. Представление информации может быть в виде табличной распечатки результатов, а также в виде графиков.

4. Интерфейс пользователя может быть простым или сложным, использующим окна и меню. Большое количество времени тратится на создание удобного интерфейса пользователя.

Структура программного обеспечения измерительной системы и усредненный вес в процентах показан на рис. 3.1. Разработка собственной программы требует больших временных и материальных затрат. Ключом к уменьшению времени разработки является использование готовых унифицированных модулей программ.

Большинство программ экспериментальных исследований имеют одинаковые компоненты. Компьютер должен управлять приборами, получать от них информацию, анализировать ее, строить диаграммы, поддерживать связь с оператором и хранить результаты. Эти автономные сегменты можно многократно использовать путем создания библиотек подпрограмм и функций для пользователя.

При выборе языка программирования необходимо учитывать синтаксис и мобильность программных частей. Целесообразно выбрать язык, предполагающий высокую степень мобильности как между различными платформами контроллера, так и между модификациями данной платформы.