Жёсткое и мягкое реальное время

В системах реального времени, коими являются почти все АСУ, в отличие от математических систем, где качество работы определяется лишь правильностью решения, есть ещё такой параметр, как время реакции. И если система алгоритмически работает правильно, но не успевает реагировать на изменение каких-то условий, то такая система не может быть качественной.

Принято различать системы жёсткого и мягкого реального времени.

В системах жесткого реального времени имеется определённый временной порог, то есть время, в течение которого система должна принять решение и выполнить какие-то действия. Если система не успевает это сделать за допустимое время, то наступают необратимые катастрофические последствия. Например, если при превышении давления выше допустимого система не успевает открыть предохранительный клапан и сбросить давление, то это приводит к взрыву. И это уже не исправить. То есть последствия необратимы.

В системах мягкого реального времени при увеличении времени реакции системы на событие ухудшаются характеристики системы. Система может работать плохо, со сбоями, но необратимых событий при этом не происходит. Например, если система управления двигателем внутреннего сгорания не успевает реагировать на изменение состава выхлопных газов, то это может привести к повышению вредных выбросов в воздух, но двигатель не остановится и не сломается, то есть необратимых последствий не будет.

При проектировании систем жёсткого реального времени обычно создают событийно управляемую систему. В такой системе для каждого события устанавливается чётко определённое время реакции и степень важности события. Второе необходимо для случая, когда события происходят одновременно - знач степень важности, система сначала обработает наиболее важное событие.

Создание таких систем, особенно с очень высокими требованиями к скорости реакции, достаточно сложное дело. И часто приходится использовать для этого нестандартное оборудование. Например, не всегда в таких случаях можно использовать ПЛК.

Большинство ПЛК работают по принципу поочерёдного (и/или периодического) опроса входов. ПЛК опрашивает входы, выполняет программу, которая обрабатывает эти входные сигналы, и устанавливает выходы в соответствие с логикой работы программы. Разумеется, все эти действия требуют временных затрат. И далеко не всегда время опроса удовлетворяет требованиям систем жёсткого реального времени. Потому что, например, на объектах повышенной опасности, таких как атомные электростанции, реакция на события должна быть мгновенной.

Время же, которое тратит ПЛК на опрос входов, выполнение программы и установку выходов, хотя и очень небольшое, не всегда приемлемо для определённых задач. Поэтому при разработке систем жёсткого реального времени надо очень тщательно подходить к выбору ПЛК, изучать его возможности, и также тщательно продумывать алгоритмы работы программы. Кроме того, в некоторых ПЛК есть специальные “быстрые” входы, опрос которых происходит быстрее, чем остальных. И критически важные сигналы следует подключать именно к этим входам. Так что тщательно надо подходить не только к выбору оборудования, но и разработке схем, выбору датчиков и т.п.

Впрочем, время реакции исполнительных устройств часто выше, чем временные задержки ПЛК. Поэтому в действительности с невозможностью создания системы из-за ограничений ПЛК приходится сталкиваться редко. Но всё же помнить об этом надо, и при создании систем управления опасными объектами учитывать, в том числе, и характеристики ПЛК по быстродействию.

На этом всё. Подписывайтесь на новости, чтобы ничего не пропустить (красная кнопка вверху справа).