Математическая модель алгоритма микроконтроллерной встраиваемой системы на основе модели гиперпроцесса

Рис. 1. Схема организации гиперпроцесса

Рис. 2. Механизм взаимодействия гиперпроцессов

На базе выдвинутой гипотезе о возможности адаптации технологии процесс-ориентированного программирования к задаче создания встраиваемых систем (ВС) на основе микроконтроллерных платформ с открытой архитектурой (МПОА) и сформулированных требований к математической модели алгоритма, которая должна, во-первых, базироваться на базе модели гиперпроцесса, и, во-вторых, гомогенно описывать как высокоуровневых управляющих конструкции, так и процедуры обработки прерываний, была предложена математическая модель алгоритма управления ВС МПОА.

В предложенной модели алгоритм управления представляется как множество гиперпроцессов. Отдельный гиперпроцесс (рис. 1.) определяется множеством параллельных процессов с общим источником активации и выделенным начальным процессом.

Процесс представляет собой модифицированную модель конечного автомата и задается множеством функций состояний, начальным состоянием, текущим состоянием и временем с момента последнего перехода между состояниями.

Функция состояние, в свою очередь, задается множеством событий, множеством реакций, отображением, задающим связь реакций и событий, и временем тайм аута.

Как и в исходной модели гиперпроцесса функции состояния разделяются на активные и пассивные. Процесс имеет только две пассивные функции состояния – штатный «останов» и «останов по ошибке». Событие определяется как произвольная суперпозиция фактов о внешней среде и состоянии самой системы (ее переменных).

В качестве реакций рассматриваются произвольные упорядоченные наборы действий. Эти действия могут быть вычислительными (изменение значений переменных) или управляющими.

Набор возможных реакций расширен операциями запуска/останова гиперпроцесса (разрешением/запретом источника активации гиперпроцесса), рис. 2. 

В результате процесс может менять свою (и только свою) текущую функцию состояние, запускать и останавливать себя и другие процессы, а также запускать и останавливать гиперпроцессы путем управления источниками активации. Изначально при запуске гиперпроцесса активен только его начальный процесс.

Публикации

1. Liakh T. V., Rozov A. S., Zyubin V. E. Reflex Language: a Practical Notation for Cyber-Physical Systems // System Informatics, 2018. No. 12. P. 85–104.

2. Розов А. С. Транслятор языка "IndustrialC" версии 1.0 Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018617246, 21 июня 2018 г.

Процесс-ориентированная архитектура на базе графической оболочки LabVIEW

Рис. 1. Экран оператора системы управления углоизмерительной машиной АЭ.1686

Предложена программная архитектура управляющей системы на базе графической оболочки LabVIEW, реализующей интерфейс оператора и взаимодействие с периферийными устройствами, в том числе мультимедийными, и событийно-управляемого алгоритмического блока (СУАБ), специфицируемого на процесс-ориентированном языке Рефлекс и интегрируемого как исполняемый dll-модуль штатными средствами LabVIEW. Взаимодействие модулей в системе производится через механизм сообщений, реализованный посредством очередей LabVIEW (queue). Обмен с СУАБ организован по четырем каналам: канал входных дискретных переменных, канал дискретных выходных переменных, канал входных сообщений и канал выходных сообщений. Единичное сообщение состоит из трех элементов: код сообщения, параметр сообщения и тег параметра. Дискретные входные-выходные переменные передаются как массивы. В качестве редактора используется Notepad++, расширенный конфигурационным файлом синтаксиса языка Рефлекс. Согласование констант между СУАБ и LabVIEW производится через VI-подпрограмму, разбирающую сгенерированный транслятором Рефлекс файл-описание констант. Команды оператора преобразуются в сообщения по событиям, через структуру event. Предложенный подход обеспечивает сокращение трудозатрат на реализацию сложных управляющих программ для научно-исследовательских и экспериментальных комплексов.

Произведена практическая апробация подхода на задаче создания системы управления углоизмерительной машиной АЭ.1686 (рис. 1). ПО системы управления углоизмерительной машиной АЭ.1686 архитектурно состоит из СУАБ и функционально-интерфейсного комплекса, реализуемого средствами LabVIEW. Функционально-интерфейсный комплекс включает графический интерфейс оператора, модуль взаимодействия с контроллером углоизмерительной машины (КУИМ), модуля взаимодействия с модулями сопряжения MOXA, модуля управления сервоприводами QLC и вычислительный модуль обработки результатов измерений. Для связи с имеющейся в составе USB-камерой используется библиотека OpenCV. В системе предусмотрены ведение журнала работы с возможностью просмотра, конфигурирование и калибровка, режим отладки и режим аварийного приведения машины в безопасное состояние. отладку.

Публикации

1. Лях Т. В, Зюбин В. Е. Верификация промышленных алгоритмов управления методом Model checking в сочетании с концепцией виртуальных объектов управления // Системная информатика, 2016, № 8, С. 11-20
2. Лях Т. В., Зюбин В. Е., Сизов. М. М. Опыт применения языка Reflex при автоматизации Большого солнечного вакуумного телескопа // Промышленные АСУ и контроллеры. 2016. № 7. С. 37-43.
3. Сизов. М. М., Зюбин В. Е., Лях Т. В., Медведев А. М., Семенов Ю. И. Использование языка Caph для обработки видеосигналов в системе автоматизации электронно-лучевой сварки // Промышленные АСУ и контроллеры. 2016. № 6. С. 38-43.

Способ верификации алгоритмов управления сложными техническими системами на базе подхода Model checking

Рис. 1. Общая схема автоматической верификации управляющего алгоритма методом Model Checking

Предложен способ верификации алгоритмов управления сложными техническими системами на базе подхода Model checking (рис. 1). На основании технического задания на разработку (неформальная спецификация алгоритма и требований к нему) специфицируются алгоритм (на языке Рефлекс) и список формальных требований (язык темпоральной логики).

В цикле, на основании текущего требования формальная спецификация алгоритма редуцируется до модуля М в формате, пригодному для автоматической верификации (модель Крипке). Затем проводится автоматическая верификация модуля (проверяется, что на М выполняется свойство φ). В случае отсутствия ошибок запускается новый цикл для проверки следующего требования из списка. В случае ошибки процесс останавливается для анализа и исправления обнаруженной ошибки.

В качестве понятийного аппарата для спецификации тестов используется понятийный аппарат процесс-ориентированного программирования (модель гиперпроцесса), поддержанный как лингвистическими средствами (язык процесс-ориентированного программирования Рефлекс), так и инструментальными средствами (транслятор языка Рефлекс и IDE на основе редактора Notepad++). На тестовых задачах показано, что с помощью языка Reflex возможны кроме, собственно, спецификации алгоритмов управления, также и спецификации тестовых моделей. Штатные инструментальные средства обеспечивают автоматическое преобразование создаваемых спецификаций в исполняемый код, который в отличие от существующих методик, используемых в подходе Model checking, не требует дополнительных затрат на реализацию и отладку.

Публикации

1. Лях Т. В., Зюбин В. Е. Применение концепции виртуальных объектов управления для решения задач промышленной автоматизации // Ershov Informatics Conference: Workshop On Science Intensive Applied Software. June 24–27, 2014, St. Petersburg, Russia. Proceedings. P. 57–64.
2. Лях Т. В. Тестирование алгоритмов управления с помощью концепции ВОУ и формальных методов // Материалы 53-ой Международной научной студенческой конференции "Студент и научно-технический прогресс": Информационные технологии, Новосибирск, 11-17 апреля 2015. С. 114.

Способ отладки алгоритмов управления на основе механизма DLL и пакета LabVIEW

Рис. 1. Структурная схема программного комплекса тестирования алгоритмов управления

Татьяна Лях рядом с подсистемой вакуумирования Большого солнечного вакуумного телескопа (пос. Листвянка, Иркутская обл.) 

Предложен способ реализации отладки алгоритмов управления на основе механизма DLL и пакета LabVIEW. Способ предполагает, что сначала виртуальный объект управления (ВОУ) и отлаживаемый событийно-управляемый алгоритмический блок (СУАБ) описываются на языке Рефлекс, затем по этим описаниям генерируются исполняемые DLL-модули и конфигурационные файлы, а при запуске на исполнение специализированной оболочки, созданной средствами LabVIEW, производится настройка внутренних межмодульных связей и интерфейса оператора (рис. 1). Конфигурационные файлы содержат информацию об используемых сообщениях, спецификацию пользовательского отладочного интерфейса и переменных (соответственно, cnfg-файлы, dbg-файлы и test-файлы). Предложенный способ обеспечивает единообразное описание алгоритмов прикладного уровня на языке Рефлекс и бесшовную интеграцию их в программный комплекс тестирования.

Подход был использован при создании алгоритмов управления подсистемой вакуумирования Большого солнечного вакуумного телескопа (пос. Листвянка, Иркутская обл.). Созданные алгоритмы прошли тестирования разработанными средствами, а затем были внедрены в систему управления (QT, Linux). Использованная методика итерационной разработки управляющих алгоритмов позволила выявить ряд критических ошибок в программном обеспечении и сократила трудоемкость работ за счет переноса существенной части отладочных работ на территорию разработчика.

Публикации

1. Лях Т. В., Зюбин В. Е. Применение концепции виртуальных объектов управления для решения задач промышленной автоматизации // Ershov Informatics Conference: Workshop On Science Intensive Applied Software. June 24–27, 2014, St. Petersburg, Russia. Proceedings. P. 57–64.
2. Лях Т. В., Зюбин В. Е. Использование языка Рефлекс в системах управления на базе QT // XV Всероссийская конференция молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям / г. Тюмень, 29-31 октября 2014. C. 69–70.
3. Лях Т. В., Сизов М. М. Распределенное тестирование алгоритмов управления с использованием концепции виртуальных объектов управления // Материалы 52-й Международной научной студенческой конференции. МНСК-2014: Информационные технологии / Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 2014. С. 127.
4. Сизов М. М., Лях Т. В., Розов А. С. Разработка транслятора языка Reflex в язык описания аппаратуры VHDL // Материалы 52-й Международной научной студенческой конференции. МНСК-2014: Информационные технологии / Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 2014. С. 136.
5. Розов А. С., Сизов М. М. Многослойный синтаксис для проблемно-ориентированных языков программирования // Инновационные технологии: теория, инструменты, практика (Innotech 2013) Материалы V Международной конференция молодых ученых, аспирантов, студентов / Издательство Пермского национального исследовательского политехнического университета, 2014. C. 17-21.
6. Сизов М. М. Создание IDE процесс-ориентированного языка с использованием специализированных средств разработки // Инновационные технологии: теория, инструменты, практика (Innotech 2013) Материалы V Международной конференция молодых ученых, аспирантов, студентов / Издательство Пермского национального исследовательского политехнического университета, 2014. C. 246-251.
7. Розов А. С. Оценка степени безопасности программ в специализированных языках программирования // XV Всероссийская конференция молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям / г. Тюмень, 29-31 октября 2014. C. 77-78.

Разработка математической модели событийно-управляемого алгоритма в виде совместно функционирующих гиперпроцессов с асинхронной активацией

Предложена модификация модели гиперпроцесса, предполагающая совместное функционирование нескольких гиперпроцессов, в том числе, гиперпроцессов, активируемых от источников прерываний целевой микроконтроллерной платформы. Модель может выступать в качестве концептуальной основы для создания языка программирования четвертого поколения industrialC (iC), который совмещает преимущества процесс-ориентированного подхода при спецификации алгоритмов с возможностью эффективной утилизации ресурсов вычислительной платформы, что особенно привлекательно при программировании микроконтроллеров с открытой архитектурой в задачах управления и мониторинга технических систем [1].

Публикации

1. Rozov A. S., Zyubin V. E. "Process-oriented programming language for MCU-based automation" // IEEE International Conference on Control and Communications, SIBCON-2013, Krasnoyarsk, 12-13 September, 2013. – Krasnoyarsk: Siberian Federal University, 2013. pp. 17–20

Программно-алгоритмический комплекс виртуальных лабораторных стендов

Рис. 1. Пример типового лабораторного стенда из набора (бетоносмесительный узел)

Реализован программный комплекс «Набор виртуальных лабораторных стендов для изучения стратегий управления объектами автоматизации» [1], который предназначен для организации обучения специалистов в области промышленной автоматизации программированию управляющих алгоритмов технологического уровня (уровня программируемых логических контроллеров).

Комплекс предоставляет возможность создания и отработки алгоритмов управления следующими объектами автоматизации, которые реализованы программно средствами пакета LabVIEW и оформлены в виде виртуальных лабораторных стендов: «Электросушилка для рук», «Перекресток», «Автоматизированный розлив бутылок», «Сортировочный конвейер», «Лифт пятиэтажного дома», «Турникет метрополитена», «Бетоносмесительный узел». Виртуальные лабораторные стенды (рис. 1) обеспечивают возможность практического исследования типовых алгоритмов управления, в том числе, связанных с дискретным управлением, регулированием, обработкой временных интервалов, конвергенцией и дивергенцией потоков управления. При работе с каждым из виртуальных лабораторных стендов комплекс обеспечивает: 1) компьютерное моделирование объекта автоматизации; 2) управление объектом автоматизации в ручном режиме; 3) создание алгоритма управления объектом автоматизации на языке процесс-ориентированного программирования Рефлекс; 4) трансляцию созданной пользователем программы в язык Python с выдачей диагностических сообщений; 5) запуск созданного алгоритма управления посредством встроенного интерпретатора языка Python и программное формирование управляющих воздействий на объект управления; 6) возможность изменения параметров объекта автоматизации и условий его функционирования; 7) отображение состояния алгоритма управления во время его функционирования.

Публикации

1. Зюбин В. Е., Журавлева Н. В., Лях Т. В. Программный комплекс «Набор виртуальных объектов управления». Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2013616968 – зарегистрировано 06.11.2013 г.

Графический язык процесс-ориентированного программирования Hyper-process Diagram (HPD)

Предложен графический формализм Hyper-Process Diagram HPD [1], расширяющий Flawchart выразительными средствами поддержки понятийного аппарата процесс-ориентированного программирования. Показано, что формализм HPD позволяет создавать графические спецификации сложных гетерогенных управляющих алгоритмов. HPD ориентирован на использование при проектировании ПО систем управления в качестве коммуникативного средства (облегчая согласование алгоритма с заказчиком и выявление внутренних несогласованностей в техническом задании, сокращая время выработки базовой стратегии управления и архитектуры разрабатываемых программ). Формализм может быть выбран в качестве удобного формата документирования запрограммированных алгоритмов и служить основой для создания интегрированных сред графической разработки с возможностями автоматической генерации переносимого исполняемого кода. Как вариант, формализм HPD может быть рекомендован в качестве средства, расширяющего возможности набора диаграмм UML.

Публикации

1. Горячкин А. А., Зюбин В. Е., Лубков А. А. Разработка графического формализма для описания алгоритмов в процесс-ориентированном стиле // Вестник НГУ. Серия: Информационные технологии. 2013. Том 14. Выпуск 2. С. 44-54

Статическая балансировка вычислительных ресурсов в процесс-ориентированном программировании

Исследована возможность расширения языка процесс-ориентированного программирования Рефлекс лингвистическими средствами управления распределением вычислительных ресурсов. Показано, что синтаксис языка Рефлекс допускает расширение средствами управления вычислительными ресурсами системы, которые не противоречат его семантике. Обсуждены проблемы априорного определения времени исполнения процессов, необходимого для качественной балансировки нагрузки. Предложен механизм индивидуального делителя частоты, позволяющий независимо регулировать время реакции на отдельное внешнее событие, и субоптимальный алгоритм балансировки вычислительной нагрузки. Описанные механизмы балансировки и статического анализа динамических характеристик алгоритма могут быть использованы при создании специализированных лингвистических средств и интегрированных сред разработки ПО систем управления в процесс-ориентированном стиле [1].

Публикации

1. Зюбин В. Е. Статическая балансировка вычислительных ресурсов в процесс-ориентированном программировании // Вестник НГУ. Серия: Информационные технологии. 2012. Том 10. Выпуск 2. С. 44-54

Расширяемая библиотека технического зрения для LabVIEW на основе OpenCV

Рис. 3. Интерфейс исследовательского комплекса для отработки алгоритмов бесконтактного измерения диаметра монокристалла кремния, выращиваемого методом Чохральского

Предложена методика [3] создания систем технического зрения в среде LabVIEW с использованием реализованной на основе OpenCV базовой функциональности и технологии ее расширения новыми функциями. Выделен и реализован базовый набор функций. Выявлены и решены проблемы вызванные несовместимостью форматов данных между OpenCV и LabVIEW. Практическая апробация библиотеки проводилась на задаче отработки алгоритмов определения диаметра монокристаллов кремния, выращиваемых методом вытягивания из расплава (метод Чохральского) [4]. Библиотека, названная LVCV, выложена в репозитории SourceForge.net

Публикации

3. Розов А. С., Зюбин В. Е. Расширяемая библиотека технического зрения для LabVIEW на основе OpenCV // Промышленные АСУ и контроллеры. 2012. № 5. С. 26–28.

4. Розов А. С., Зюбин В. Е. Анализ алгоритмов измерения диаметра выращиваемого кристалла кремния // Материалы международной научно-практической конференции «Металлургический кремний-2012. Физико-химические процессы и технологии получения металлургического кремния». 15-17 мая 2012 г. Казахстан. Караганда // Караганда, 2012 С. 103–104

Пилотная версия системы технического зрения для учета движения на перекрестках

Рис. 4. Интерфейс модуля сбора статистики

Рис. 5. Интерфейс модуля анализа статистики

Разработана системы технического зрения учета анализа автомобильного трафика на перекрестках [5]. Двухкомпонентная архитектура системы предусматривает выделение из видеопотока и сохранение в базе данных статистической информации по автотранспортным средствам (используемых подъездных дорогах для въезда на перекресток и выезда, габаритах, скоростном режиме, дате и времени проезда) и последующее предоставление пользователю информации по заданному фильтру. Система позволяет осуществлять мониторинг использования перекрестков и планировать работы по их реконструкции. Сравнительный анализ ресурсоемкости библиотек IMAQ и OpenCV, проведенный при разработке системы показал, что базовые функции OpenCV исполняются в несколько раз быстрее аналогичных из IMAQ. В то время как функция вывода видеопотока на экран эффективнее реализована в IMAQ.

Публикации

5. Соколов А. Е. Система технического зрения для учета движения на перекрестках // Вестник НГУ. Серия: Информационные технологии. 2012. Том 10. Вып. 1. С. 87-93.

Концепция виртуальных объектов управления

Предложена концепция виртуальных объектов управления (ВОУ) и метод создания виртуальных лабораторных стендов на основе ВОУ, ориентированных на обучение программированию в области промышленной автоматизации. В качестве языка программирования использован язык Рефлекс. Имитаторы контролируемых технологических объектов создаются в среде LabVIEW. Управляющие алгоритмы, описанные на языке Рефлекс, преобразуются к формату, позволяющему интегрировать алгоритм в среду LabVIEW через механизм Formula Node [1]. Предлагаемый подход направлен на повышение эффективности процесса обучения, поскольку позволяет студентам исключить из рассмотрения рутинные вопросы физического моделирования и сконцентрироваться на концептуальном уровне программирования управляющих алгоритмов. Также рассмотрен более продвинутый вариант интеграции процесс-ориентированных алгоблоков через встраиваемый интерпретатор языка Python [2].

Публикации

1. Зюбин В. Е. Использование виртуальных объектов для обучения программированию информационно-управляющих систем // Информационные технологии, 2009, № 6, С. 79-82 (pdf, 863 Kb).

2. Зюбин В. Е., Калугин А. А. Виртуальные лабораторные стенды: обучение программированию задач промышленной автоматизации // Промышленные АСУ и контроллеры . 2009. № 2. С. 39 – 44.

Методика итерационной разработки управляющих алгоритмов в процесс-ориентированном стиле

Рис. 2. Итерационная модель разработки алгоритма управления (АУ) с тестированием на виртуальном объекте управления (ВОУ)

Разработанный ранее подход, реализующий процесс-ориентированный стиль программирования нативными средствами среды LabVIEW, был дополнен итерационной схемой разработки управляющих программ на основе концепции виртуальных объектов управления. Предложен метод реализации итерационной схемы в среде LabVIEW, расширенной Си-подобным языком процесс-ориентированного программирования Рефлекс [1].

Предложенный подход позволяет: а) тестировать создаваемые алгоритмы, начиная с самых ранних стадий разработки, б) обеспечить контроль процесса создания управляющих алгоритмов и снизить психологическую нагрузку на коллектив разработчиков; в) сократить время выполнения проекта и имеющиеся риски этапа пуско-наладки; г) гибко расширять круг лиц, участвующих в процессе разработки, в частности, с целью своевременно выявлять и устранять ошибки в техническом задании.

Подход тестировался на задачах по автоматизации технологий получения биотоплив (биогаза и биодизеля) и кормовых паток. Также был рассмотрен вариант адаптации технологии для организации практических занятий при подготовке специалистов в области автоматизации технологических процессов.

Публикации

1. Зюбин В. Е. Итерационная разработка управляющих алгоритмов на основе имитационного моделирования объекта управления // Автоматизация в промышленности, № 11, 2010 г. С. 43-48 (pdf, 150 Kb)

Метод создания программ в процесс-ориентированном стиле средствами языка G пакета LabVIEW

Рис. 3. Базовые приемы процесс-ориентированного программирования в среде LabVIEW нативными средствами языка G

Проанализированы и сведены в сравнительную таблицу возможные подходы к описанию поведенческих (событийно-полиморфных) алгоритмов в среде LabVIEW [1] в процесс-ориентированном стиле и стилях, основанных на идеологически близких концепциях конечного автомата и иерархического конечного автомата. Выявлено, что имеющиеся механизмы внедрения процесс-ориентированных алгоблоков в среду LabVIEW предполагают дополнительные интерфейсные прослойки с языком G. В случае, когда процессная сложность алгоритма не высока (исчисляется десятками процессов), это обстоятельство может привести к отказу от использования процесс-ориентированного стиля. Для решения проблемы был предложена реализация процесс-ориентированного стиля посредственно на языке G [2]. Предложенный способ хотя не обеспечивает контроля замкнутых и недостижимых функций-состояний, однако позволяет диагностировать операции с неспецифицированными состояниями во время исполнения.

Публикации

1. Zyubin V.E. Using Process-oriented Programming in LabVIEW // Proceedings of the Second IASTED International Multi-Conference on “Automation, control, and information technology”: Control, Diagnostics, and Automation, Novosibirsk, June 15-18, 2010. P. 35-41

2. Зюбин В. Е. Процесс-ориентированный подход к программированию управляющих алгоритмов в среде LabVIEW // Промышленные АСУ и контроллеры. 2011. № 1. С. 39-45 (pdf, 477 Kb).

Психология программирования: гипотеза об информационной сложности

Рис. 4. Демонстрационный пример, показывающий сложность работы с графикой в определенных случаях

На основе известных данных из области психологии программирования рассмотрены когнитивные процессы, протекающие при использовании языков программирования, и выдвинута гипотеза об информационной сложности, определяющая возможные формы представления моделей, (в том числе моделей, описываемых формальными языками). Выявлены базовые приемы, которые позволяют повысить описательные свойства модели в рамках, определяемых гипотезой об информационной сложности [1, 2].

Публикации

1. Zyubin V. E. Information Complexity Hypothesis: a Conceptual Framework for Reasoning on Pragmatics Issues // Proceedings of IEEE International Conference on Computational Technologies in Electrical and Electronics Engineering, SIBIRCON-08. Novosibirsk Scientific Center, Novosibirsk, Russia, July 21-25, 2008, PP.272-275

2. Зюбин В. Е. Человеко-ориентированное программирование // Вестник ТГУ. 2010. № 1. С. 52-60

Лингвистические и инструментальные средства создания алгоритмов управления

Рис. 1. Схема взаимодействия управляющего алгоритма и объекта управления.

Создание формальных языков - это мультидисциплинарная область: нужно очертить класс решаемых задач, разработать программную модель, определить синтаксис и семантику языка, реализовать его транслятор, выявить методологию программирования, показать эффективность практического использования разработанных методов и средств, как на реальных задачах, так и  теоретически, с точки зрения психологии программирования, по сравнению с существующими подходами.

Рассмотрены основные недостатки стандарта IEC 61131-3: несовместимость IEC 61131-3 продуктов и отсутствие единой методики создания программ. Затронуты вопросы корректности методов, часто используемых для продвижения новых технологий [1]. По прошествии лет можно сказать, что прогнозы развития стандарта были даны верно.

Уточнена специфика управляющих алгоритмов и проведен анализ популярных методик создания управляющих алгоритмов на предмет соответствия специфике предметной области [2].

Публикации

1. Зюбин В.Е. К пятилетию стандарт IEC 1131-3. Итоги и прогнозы // Приборы и системы управления, №1, 1999. С. 64-71 (pdf 407Kb)

2. Зюбин В.Е. Программирование ПЛК: языки МЭК 61131-3 и возможные альтернативы // Промышленные АСУ и контроллеры, №11, 2005. С.31-35 (pdf - 255Kb).

Цифровой комплекс управления установкой выращивания монокристаллов кремния по методу Чохральского

Рис. 2. Во время отработки технологических программ роста кремния

Разработана архитектура и реализовано программное обеспечение системы управления ростовыми установкой выращивания монокристаллов кремния по методу Чохральского.

Система обеспечивает сбор, архивирование и документирование данных о параметрах процесса; имеет визуальный и голосовой интерфейсы оператора; сенсорное управление в ручном режиме; осуществляет автоматическое управление процессом по заданной технологом программе.

В систему интегрированы прецизионные приводы и специализированные датчики (диаметра кристалла, уровня и касания расплава, привязки координаты затравки, температуры расплава и нагревателя). Система позволяет проводить удаленный мониторинг процесса с компьютера технолога, на котором создается и редактируется технологическая программа, обеспечивается анализ и документирование параметров процесса.

Базовое программное обеспечение реализовано на языке Рефлекс.

Публикации

1. Зюбин В. Е., Котов В. Н., Котов Н. В., Курочкин А. В., Лубков А. А., Лылов С.А., Окунишников С. В., Петухов А. Д. Базовый модуль, управляющий установкой для выращивания монокристаллов кремния // «Датчики и системы», 2004 г., №12, С. 17-21 (pdf 237Kb)

2. Зюбин В. Е. Создание управляющих алгоритмов сложных технологических процессов // Автоматизация и современные технологии, №8, 2004, С. 23-31(pdf 221Kb).

Информационно-управляющая система для экспериментальных исследований роста крупногабаритных монокристаллов

Рис. 3. Стенд для физического моделирования роста крупногабаритных монокристаллов кремния.

Разработано и реализовано программное обеспечение для экспериментальных исследований по физическому моделированию процесса выращивания монокристаллов методом Чохральского на моделирующем комплексе Института теплофизики СО РАН. Система предусматривает три режима функционирования: задание схемы эксперимента, автоматическое проведение эксперимента и автоматизированную отработку результатов.

Программное обеспечение выполнено на базе пакета LabVIEW. Предложена реконфигурируемая архитектура системы управления. Показана принципиальная возможность создания ростовых установок на базе LabVIEW.

Публикации

1. Лубков А.А., Зюбин В.Е., Перебейнос С.В., Петухов А.Д. ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА МОДЕЛИРУЮЩЕГО КОМПЛЕКСА ВЫРАЩИВАНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ // Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2007. № 4. С. 74-77.