Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Какие Вы знаете поколения МС? Какие классификационные признаки определяют поколения МС?

Читайте также:
  1. I. Признаки делового общения
  2. А) какие функции выполняют жиры;
  3. Б)время, в течение которого сердечная мышца не отвечает ни на какие раздражители
  4. БИЛЕТ 16 Признаки правового государства. Характерные черты социального правового государства
  5. В какие годы было крещение Руси?Как повлияла христианизация на культуру
  6. В какие инстанции должно быть передано извещение о несчастном случае (профзаболевании)
  7. В отношении каждого нормативно-правового акта определяются
  8. Вид, его признаки. Многообразие видов. Редкие и исчезающие виды растений и животных, меры их сохранения. Назовите известные вам редкие и исчезающие виды растений.
  9. Виды насилия над детьми и их признаки
  10. Внешние признаки заражения паразитами

ММ первого поколения представляет собой объединение только 2х исходных элементов (мотор-редуктор). Такие модули нашли широкое применение при создании различных средств комплексной автоматизации производства.

ММ второго поколения появились в 80х годах в связи с развитием новых технологий, которые позволяли создавать миниатюрные датчики и электронные блоки для обработки их сигналов.

Объединение приводных модулей с указанными элементами привело к появлению ММ движения.

Развитие МС 3го поколения обусловлено появлением на рынке недорогих микропроцессоров и контроллеров на их базе и направлено на интеллектуализацию всех процессов, происходящих в МС. Можно выделить 3 основных направления интеллектуализации ММ.

2 уровень управления: программа, позволяющая в ускоренном масштабе времени по информации, поступающей от управляющих действий пилота находить такое имитирующее движение, что рецепторы пилота оказываются в условиях, соответствующих реальному движению.

3 уровень управления: алгоритм тестирования, который по выходным сигналам пилота принимает решения об изменении окружающей среды с целью создания благоприятных условий для пилотирования.

 

ALPa

Небольшой промышленный программируемый контроллер ALPHA XL Mitsubishi Electric или, как его называют - микроконтроллер, объединяет в одном корпусе все необходимые пользователю компоненты: блок питания, встроенные часы с календарем, обработку аналоговых и цифровых сигналов, большой дисплей с человеко-машинным интерфейсом (HMI), хорошие коммуникационные возможности. Микроконтроллеры имеют 3 модификации, различающиеся числом каналов ввода/вывода. Это контроллеры с 6, 8 или 15 каналами цифрового ввода и 4, 6 или 9 каналами релейного вывода. Две последние модификации имеют слот для установки одного модуля расширения (см. рисунок ниже), а также разъем для подключения модема или панели оператора GOT Mitsubishi.

 

 

По питанию контроллеры делятся на два типа: с питанием 220 В переменного тока и 24 В постоянного тока. В контроллерах с питанием 24 В постоянного тока, шесть или восемь каналов ввода (в зависимости от модификации) являются универсальными и могут использоваться либо для ввода аналоговых сигналов 0…10 В, либо для ввода дискретных сигналов уровня 24 В. Для непосредственного подключения к контроллеру термометров сопротивления Pt100 или термопар типа К или J предлагаются двухканальные нормирующие преобразователи двух модификаций, имеющие алгоритм автокалибровки канала.

 

Модельный ряд контроллеров Альфа:

AL2-10MR-A

AL2-10MR-D

AL2-14MR-A

AL2-14MR-D

AL2-24MR-A

AL2-24MR-D

 

Программирование контроллера Альфа.Фактически, программировать ALPHA XL можно непосредственно с помощью имеющегося дисплея и кнопок. При этом процесс такого программирования достаточно трудоемок и может быть рекомендован только лишь для очень простых алгоритмов. Альтернатива - пакет AL-PCS/WIN, который работает под Windows (см. рис. справа). Для связи с компьютером необходимо использовать специальный кабель AL-232CAB. В его состав включён конвертер, т.к. связь контроллера с компьютером осуществляется с помощью специализированного протокола.

 

В верхней части рабочего экрана AL-PCS/WIN расположена интуитивно понятная панель инструментов. Рабочая зона программы показана зелёным цветом, где слева находятся входы контроллера, справа – его выходы, посередине – поле программы пользователя.

 

Программа отличается высокой эффективностью и дружественностью и благодаря этому пользователь, который никогда не считал себя программистом, может попробовать самостоятельно его запрограммировать. Для программирования контроллера используется язык FBD (Functional Block Diagram), который относится к языкам графического программирования, позволяющий легко представить все происходящие внутри процессы. Он прост, нагляден и понятен, так как в основу взята аналогия с электрической схемой. Хотя многим особенностям программного обеспечения можно научиться интуитивно, в программу включен детальный файл справки, помогающий пользователям оперативно находить ответы на свои вопросы. Таким образом, программа для контроллера на языке FBD представляет собой набор функциональных блоков, соединенных в схему. Каждый блок принимает информацию на свои входы, обрабатывает её в соответствии с заложенным в него алгоритмом и выдает управление на свой выход. Сам процесс программирования осуществляется путем набора (выбора из списка) готовых функциональных блоков, а щелчками «мыши», между входами, функциональными блоками и выходами устанавливаются соединения (цепи тока). В результате образуется логическая схема, которую нужно проверить в режиме моделирования.

 

В программе можно использовать до 200 функциональных блоков, причем каждая отдельная функция применяется сколь угодно часто. Параметры внутри блока можно изменять после двойного щелчка по выбранному блоку. В распоряжении пользователя имеются следующие возможности:

Мониторинг и принудительная установка состояний ON/OFF

Функция эмуляции (можно проверять работу программы без подключения аппаратного обеспечения).

Программное обеспечение включает функцию дистанционного технического обслуживания, позволяющую загружать и выгружать программу контроллера по телефонной линии.

Мониторинг в окне схематического представления (можно контролировать работу своей системы в окне мониторинга).

Пользовательский функциональный блок. Пользователь может создавать свои специализированные функциональные блоки, комбинируя исходные функциональные блоки.

Функция Мастера Авто FBD. Эта функция позволяет новичкам создать с помощью окна подсказок свой функциональный блок.

Поддержка русского языка.

 

Преимущества программируемых контроллеров Альфа (alpha xl):

Расширеный диапазон рабочих температур -25 °C до +55 °C.

Встроенные часы реального времени.

Русифицированный дисплей с подсветкой.

Возможность через кабель AL2-GSM-CAB подключать GSM-модем или дополнительный HMI, например, GT1020, GT1030.

Объем памяти расчитан на 200 функциональных блоков (наличие блока ПИД-регулятора позволяет легко реализовывать системы управления с обратными связями)

В моделях с напряжением питания 220в напряжение на входах в 100в и выше контроллер понимает как значение логической единицы, что позволяет прямо подключать его входы к элементам сети 220в (например системы управления освещением). Внимание: подобные работы должны производиться только квалифицированным персоналом.

Использование двух (EI1 и EI2) входов) дополнительного модуля AL2-4EX в качестве высокоскоростного счетчика (время реакции на входной сигнал не более 0,5 мсек) позволяет интегрировать контроллер с приборами учёта и др.

Защита программ паролем.

Наличие встроенного электрически стираемого ПЗУ позволяет длительное (до 20 дней) хранение переменных даных (значения таймеров и счётчиков) при выключении питания.

 

Более подробную техническую информацию можно посмотреть в каталогах:

ALPHA XL - краткое описание программируемых контролеров (рус.)

Контроллеры ALPHA XL - руководство по эксплуатации (рус.)

Контроллеры ALPHA XL - руководство по средствам связи (рус.)

Контроллеры ALPHA XL - руководство по программированию (рус.)

AL-PCS/WIN версия V2.60 - ПО под Windows вплоть до Vista для программирования Альфа.

AL-PCS/WIN версия V2.70 - ПО под Windows7 для программирования Альфа.

GOT to ALPHA - руководство подключения контроллера к панелям оператора (англ.)

Свидетельство об утверждении типа средств измерений.

 

Контроллеры ALPHA XL и наличие их на нашем складе

 

Ниже показан вариант применения контроллера Альфа (Al2-24MR-A) не только в промышленности, но и в быту:

 

При помощи контроллеров Альфа можно решать широкий спектр небольших задач автоматизации, при этом стоимость такого решения оказывается ниже, чем стоимость решения на реле или других контроллерах. Вот лишь некоторые сферы применения контроллера Альфа:

Небольшие автоматизированные системы "умный дом"и др..

Автоматические системы АСУ ТП.

Системы вентиляции и кондиционирования.

Небольшие насосные станции.

Складские помещения (управления температурой, воротами, теплом, светом и т.д.)

Тепличное хозяйство

Деревообработка и т.д.

 

По контроллерам Альфа Вы можете проконсультироваться по тел. (812) 938-28-81, вернуться на главную страницу или задать вопрос нашим специалистам по эл. почте: spb@es-electro.ru

 

Наши представители в городах: г. Москва, г. Екатеринбург, г. Новосибирск, г. Казань, г. Набережные Челны, г. Ростов на Дону, г. Самара, г. Сургут, г. Уфа, г. Ярославль, г. Тверь.

 

Если приведенная выше информация показалась недостаточной, то можете обратиться к первоисточнику: сайт Mitsubishi Electric

 

 

FX

Нечеткие знания Сущность нечетких знаний как такого рода знаний, которые допускают суждения об относительной степени истинности или ложности, основные причины их появления. Роль и место нечетких знания в структуре логики, особенности их отражения в множествах, выводах.

Лингвистическая переменная — в теории нечётких множеств, переменная, которая может принимать значения фраз из естественного или искусственного языка. Например, лингвистическая переменная «скорость» может иметь значения «высокая», «средняя», «очень низкая» и т. д. Фразы, значение которых принимает переменная, в свою очередь являются именами нечетких переменных и описываются нечетким множеством.

Нечёткая логическая переменная может быть описана тройкой параметров <a, X, А>, где:

а — имя нечёткой переменной;

Х — универсальное множество, на котором заданы значения переменной а;

A — нечёткое подмножество универсального множества X, для каждого элемента которого определена функция m(x), задающая степень принадлежности данного элемента к множеству А.

Параметр A может быть задан различными способами: табличным, графическим, аналитическим.

Пример

а = «Высокий рост»;

X — множество натуральных чисел N;

A = {150/0 + 160/0.1 + 170/ 0.2 + 180/0.5 + 190/0.7 + 200/0.9 + 210/1} (табличное представление)

Терм — выражение формального языка (системы), является формальным именем объекта или именем формы. Понятие терма определяется индуктивно. Термом называется символьное выражение: t(X1, X2, …, Xn), где t — имя терма, называемая функтор или «функциональная буква», а X1, X2, …, Xn — термы, структурированные или простейшие.

 

В логике первого и второго порядков терм определяется рекурсивно следующим образом:

всякая индивидная константа есть терм;

всякая свободная переменная есть терм;

если — і-местная функциональная константа и,, …, — термы, то также есть терм;

термами являются только те выражения, которые получены согласно пп. 1—3

 

14 Программируемые контроллеры Mitsubishi FX3U являются самыми мощными и высокопроизводительными в линейке MELSEC FX (FX1S, FX1N, FX3G). Двухшинная архитектура (шина слева и шина справа) контроллера позволяет существенно увеличить его возможности. С правой стороны контроллера могут подключаться как расширительные модули предыдущего поколения (FX0N, FX2N), так и модули нового поколения серии FX3U. При подключении модулей FX3U контроллер автоматически переключает свою коммутационную шину на высокоскоростной режим и обмен данными происходит на повышенной скорости. Модули FX0N, FX2N работают с контроллером на обычных скоростях. Таким образом, использование расширительных модулей позволяет увеличивать количество входов/выходов до 256 (при прямой адресации), а через станции децентрализованного ввода/вывода до 384. С левой стороны могут подключаться только высокоскоростные адаптерные модули FX3U-XXX-ADP, позволяющие расширять возможности контроллера при работе с аналоговыми сигналами, и/или увеличить количество дополнительных коммуникационных интерфейсов (RS232/422/485). Для подключения первого адаптерного модуля к базовому блоку контроллера необходим спец. адаптер FX3U-CNV-BD или интерфейсный адаптер FX3U-232-BD, FX3U-422-BD, FX3U-485-BD, FX3U-USB-BD. Более подробно про адаптерные модули FX3U-XXX-ADP:

 

 

Программируемый контроллер FX3U Mitsubishi с модулями имеет вот такой вид:

 

 

Программируемые контроллеры FX3U Mitsubishi обладают следующими особенностями:

использование современного высокоскоростного процессора,

увеличенный (64 000 шагов программы) объём EEPROM, что является вполне достаточным для применения даже очень сложных вычислительных алгоритмов,

возможность подключения текстового ЖК дисплея FX3U-7DM (опция),

наличие встроенных высокоскоростных счётчиков: 6 на 100кГц и 2 на 10кГц, что позволяет справиться с небольшими задачами позиционирования без применения специальных модулей,

контроллер укомплектован батареей резервного питания FX3U-32BL, которая обеспечивает работу часов и сохранность данных при отключении питания.

программируемые контроллеры сертифицированы и имеют Свидетельство об утверждении типа средств измерений.

 

Модельный ряд программируемых контроллеров Mitsubishi FX3U и наличие их на нашем складе

 

Конфигурирование контроллера Mitsubishi FX3U.

 

К базовому модулю контролера можно добавлять модули расширения семейства FX. Они подключаются к внутренней шине контроллера через разъем, имеющийся у каждого модуля расширения. Количество подключаемых модулей ограничивается с одной стороны адресным пространством (256), с другой стороны нагрузочной способностью внутренней шины базового модуля. Чтобы при проектировании избежать ошибок и наглядно представить свою будущую систему рекомендуем использовать специальный конфигуратор FX_Selection_Tool. Его можно скачать FILE.ZIP и установить на свой ПК или запустить в режиме "on line" FX Конфигуратор. Он имеет достаточно дружественный интерфейс, который позволяет с учетом ограничений контроллера легко добавлять/удалять модули расширения. Полученную таким образом конфигурацию можно сохранить или послать по электронной почте.

 

Программирование контроллера. Программное обеспечение MELSOFT.

 

Во всем мире ПЛК Mitsubishi имеют репутацию надёжной и качественной аппаратуры. Аналогичную репутацию имеет и соответствующее программное обеспечение (ПО). Для программирования контроллеров серии FX Mitsubishi предлагает ПО MELSOFT частью которого являются: ПО GX IEC Developer и ПО следующего поколения для программирования ПЛК MELSOFT GX Works2, работающих под Windows и поддерживающих языки стандарта IEC 61131-3. Пользователь может выбрать один из пяти широко распространённых языков программирования: список инструкций (IL), язык релейных диаграмм (LD), функциональных блоков (FB), язык последовательных функциональных схем (SFC) или структурированного текста (ST). Программист любого уровня может освоить это программное обеспечение, т.к. языки достаточно известные, а интерфейс программиста отличается простотой и дружественностью. Существуют и более дешевые, упрощенные версии GX Developer и GX Developer FX, которые поддерживают только 4 из перечисленных выше языков программирования, а версия с расширением FX (GX Developer FX VXXXX-1LOC-RU) имеет русскоязычный интерфейс. Соединяется контроллер к ПК при помощи кабеля FX-USB-AW или SC09. Кабель FX-USB-AW состоит из USB конвертера и соответствующих драйверов (CD с драйверами поставляется вместе с кабелем). Схема кабеля SC09 с конвертером RS232 в RS422, показана на рисунке.

 

Более подробную техническую информацию можно посмотреть в каталогах:

Программируемые контроллеры Mitsubishi FX3U - краткое описание.

Программируемые контроллеры Mitsubishi FX3U - инструкция по эксплуатации.

Oписание аналоговых модулей расширения FX.

Установка адаптерных модулей FX3U.

Программирование контроллера FX.

GX Developer - основы программирования.

On-line_пособие_по_программированию GXWorks2 (англ.)

Свидетельство об утверждении типа средств измерений.

Сертификат ГОСТ Р.

 

Преимущества программируемых контроллеров FX3U:

Благодаря длительности всего 0.065 мкс на логическую операцию, FX3U является одним из самых быстрых небольших контроллеров во всем мире.

Большая линейка базовых модулей (максимальное количество входов/выходов в одном блоке равно 128). Модели с релейными и транзисторными выходами.

Увеличение возможностей контроллера с помощью опциональных модулей расширения, подходят модули расширения предыдущего поколения (FX0N, FX2N).

Наличие высокоскоростной шины и специальных ADP-модулей с достаточно простым способом обращения к ним через регистр данных, что позволяет существенно упростить программирование.

Увеличено количество инструкций (теперь их 209), которые обеспечивают более простое и быстрое программирование.

Хорошие коммуникационные возможности с сетями CC-Link, CANopen, Profibus-DP и Ethernet.

Встроенные часы реального времени.

Светодиодная индикация входов и выходов.

Большая энергонезависимая память EEPROM на 64 000 шагов.

Модели с напряжением питания ~220в и =24в.

Крепление контроллера на DIN рейку.

 

Инженерный отдел нашей компании предлагает комплекс услуг в области автоматизации промышленных предприятий, среди которых - программирование ПЛК Mitsubishi, а также выполнение полного комплекса работ по проектированию и разработки систем АСУ ТП любой сложности «под ключ». Ниже показан вариант применения программируемого контроллера Mitsubishi в комплексной системе автоматизации:

 

При помощи таких контроллеров возможно решать широкий спектр небольших задач автоматизации практически во всех отраслях промышленности. Вот лишь некоторые сферы применения контроллера:

Системы с непосредственным управлением преобразователями частоты и позиционирования без применения дополнительных модулей.

Может выполнять небольшие локальные задачи в различных существующих сетевых системах.

Машиностроение (производство пластмасс, вакуумно-формовочное, упаковочное оборудование, этикеровка и т.д).

Системы автоматики с количеством входов/выходов до 384 в таких отраслях народного хозяйства - пищевая промышленность, литейное производство, при транспортировке вязких растворов (нефть, ил и др.), в насосных станциях оборотного водоснабжения промышленных предприятий и т.д.

 

По контроллерам FX3U можно проконсультироваться по тел. (812) 938-28-81 или задать вопрос нашим специалистам по эл. почте: spb@es-electro.ru.

 

Наши представители в городах: г. Москва, г. Екатеринбург, г. Новосибирск, г. Казань, г. Набережные Челны, г. Ростов на Дону, г. Самара, г. Сургут, г. Уфа, г. Ярославль, г. Тверь.

 

Если приведенная выше информация показалась не полной, то можете обратиться к первоисточнику: Программируемые контроллеры FX3U на сайте Mitsubishi Electric

Модульный принцип — особенность построения технических систем, заключающаяся в подчинении их размеров проектному модулю и (или) в обеспечении возможности комплектования разнообразных сложных технических систем с большим различием характеристик из небольшого, экономически обоснованного, количества типов и типоразмеров одинаковых первичных (типовых или стандартных) общих модуль-элементов.

Базовыми объектами изучения мехатроники являются мехатронные модули, которые выполняют движения, как правило, по одной управляемой координате. Из таких модулей, как из функциональных кубиков, компонуются сложные системы модульной архитектуры.

2.2. Системообразующие факторы

Понятие системообразующего фактора

 

Одна из важных проблем в определении системы — выяснение сущности сил, объединяющих множество в одну систему. Действительно, как образуются, существуют, функционируют, развиваются системы? Как они сохраняют свою целостность, структуру, форму, ту особенность, которая позволяет отличить одну систему от другой? Почему неупорядоченность, хаос превращаются в организованное образование? Для объяснения этого применяется специальный термин — «системообразующий фактор». Под ним понимается фактор, который формирует систему.

 

Идея системообразующего фактора волнует философов со времени возникновения философии до наших дней. Она зародилась уже в глубокой древности. Платон (428 или 427-348 до н. э.) представлял мир сотворенным творцом (демиургом), который придал ему душу. Последняя обеспечивает его порядок. При этом бестелесными сущностями всего сущего выступают идеи. У выдающегося энциклопедиста античного мира Аристотеля (384-322 до н. э.) фактором упорядочивания считается форма, которая представляется активным началом по отношению к материи. У Г. Гегеля (1770-1831) системообразующим свойством обладает противоречие, у К. Маркса (1818-1883) — необходимость, противоречие и т.п. В наше время наука находит все больше подтверждений того, что принцип системности — основополагающее свойство материи и сознания.

 

Системообразующий фактор, с одной стороны, представляется объективным явлением, ибо характеризует способность материи обретать и проявлять системность. Но, с другой стороны, он выступает средством для вычленения исследователем системы из среды, т. е. он — инструмент проверки того, есть ли то, что определяется им, системой. Таким образом, системообразующий фактор — это одно из проявлений активности материи в аспекте реализации ее способности формировать системы. Вместе с тем поиск системообразующих факторов отражает способность человеческого мозга видеть мир в системном измерении.

 

Проблема поиска системообразующих факторов является одной из главных проблем науки, поскольку, найдя фактор, мы находим систему. А это приводит к кардинальному росту познавательного эффекта. Достаточно вспомнить, например, о скачке в науке благодаря открытию Д.И. Менделеевым (1834-1907) периодического закона и построения периодической системы элементов. Системообразующим фактором периодической системы элементов выступает зависимость между атомным весом и свойствами элементов. Открытие позволило объединить все элементы в строгую периодическую систему, создало возможности не только описывать свойства имеющихся элементов, но предсказывать появление новых.

 

В науке просматриваются два направления поисков системообразующих факторов:

естественнонаучное, заключается в том, что исследуются особенности, специфика, характер системообразующих факторов в каждой анализируемой системе. Химики, например, выделяют различные типы связи в веществе: ковалентная, водородная, ионная и др. Потом по этим видам факторов исследуют реальные явления. Каждая наука накопила значительный багаж знания тех факторов, которые образуют системы;

характеризуется попытками выявить за спецификой, уникальностью, единичностью конкретных системообразующих факторов закономерность, присущую всем системам без исключения, но проявляющаяся по-разному в разноуровневых системах.

 

Существует несколько идей поиска главных факторов образования системы с философской точки зрения. Так, российский физиолог, основоположник теории функциональных систем Петр Кузьмич Анохин (1898-1974) выдвинул идею: решающий и единственный фактор — результат функционирования системы, который, будучи недостаточным, активно влияет на отбор именно тех степеней свободы из компонентов системы, которые при их интегрировании определяют дальнейшее получение полноценного результата. Согласно функциональной теории систем системообразующим фактором поведенческих актов признается доминирующая мотивация, формирующаяся на основе ведущей потребности организма. Речь идет о такой биологической мотивации, как голод, которая выступает в виде ведущей метаболической потребности.

 

 

Встречается мнение, что системообразующим фактором является цель, благодаря которой элементы системы объединяются и функционируют ради ее достижения. Это приемлемо для живой природы и социальной жизни. Здесь целевая системная организация нередко ведущая. В неживой природе, где цель — движение к состоянию равновесия, это менее четко выражено. Развитие, например кристалла, направленно, ибо он принимает определенную форму, но это происходит не потому, что атомы заранее сориентированы для принятия формы кристалла, а в силу того, что существуют взаимодействия между атомами, выстраивающие их в нужном порядке.

 

Системообразующим фактором является время, точнее не протяженная его часть, а та, которую мы называем будущее. Будущее может выступать целью объединения. Понятие «ради будущего» применимо к процессам создания любых систем. Будущее лежит и в основе их сохранения. Кроме того, будущее влияет на развитие систем еще и тем, что его зачатки существовали в прошлом. Особенно хорошо применимы эти категории к анализу социальных систем. Достаточно вспомнить, что в последние годы прошлого века и тысячелетия существенно активизировалось развитие многих стран и народов с целью войти в новый век и тысячелетие со значительными экономическими, политическими и социальными успехами. Появление новых целей укрепляет и развивает систему. Неопределенность же с будущим резко ухудшает развитие системы, которая утрачивает динамику, снижает интег-рированность, а также эффективность функционирования. Утрата будущего, по всей видимости, есть первейшее условие для аннигиляции системы.

 

Системообразующим фактором может быть и прошлое. Это хорошо видно на примере поставторитарных стран, в которых в условиях социально-экономического кризиса резко обострилась ностальгия по социалистическому прошлому. Она в немалой степени способствует формированию коммунистического движения, развитию различных форм социального протеста.

 

Настоящее время также системообразует объекты, соединяя и консолидируя для успешной и быстрой реализации их индивидуальных целей. Благодаря этому индивидуальное выживание объектов становится более успешным, ибо срабатывает синергетический эффект — эффект умножения результата от их функционирования, который оказывается больше суммы отдельных эффектов от элементов.

 

В общем, выделение пространства и времени как внешних системообразующих факторов условно (все в мире находится в пространстве и во времени), однако каждая конкретная система имеет свои пространственно-временные характеристики, которые мы можем определить как внутренние, присущие только ей и отличные от пространства и времени другой системы. Здесь наблюдается удивительное многообразие, например, временной детерминации, когда прошлое, настоящее и будущее формируют различные свои соотношения в системообразующих факторах систем. При этом одни системы предопределяются преимущественно прошлым, другие — настоящим, третьи — будущим, четвертые — всеми видами времени.

 

В качестве оснований классификации системообразующих факторов выделяем активность, способ проявления, положение по отношению к системе, аспекты системы, соответствие реальности и характер действия (табл. 3).Основание классификации Фактор

Разновидность Характеристика

Активность Активный Активное формирующее проявление

Пассивный Пассивность, слабость воздействия

Способ проявления Открытый Проявляет себя открыто

Латентный Не проявляется внешне, отличается скрытостью

Положение по отношению к системе Внешний Находится во внешней по отношению к системе среде

Внутренний Находится внутри системы

Аспекты системы Целевой Выступает в виде целевых проявлений

Временной Представляется в качестве формирующего системы времени

Структурный Структурообразующее явление

Организационный Выступает в виде проявлений организованности

 

Функциональный Представляется в виде функций

Соответствие реальности Искусственный Носит искусственный, пробный характер

Естественный Свойственен природе реальных объектов

Характер действия Стабилизирующий или благоприятствования Воздействует стабилизирующе, чем обеспечивает формирование системы

Дестабилизирующий или угрозы Благодаря угрозе дестабилизации, гибели элементов обеспечивает их интеграцию в систему

 

 

Таблица 3 — Классификация системообразующих факторов

 

Если представить данную классификацию в виде дерева, уровнями которого представляются основания классификации, а ветви — конкретные разновидности, то получим детальные описания имеющихся системообразующих факторов.

 

Системообразующие факторы выполняют вполне определенные функции по отношению к системам:

выступают источником возникновения систем, ибо возникновение системообразующего фактора означает прекращение существования неупорядоченности, появление обостренной нужды в системе;

играют важную роль в поддержании равновесия системы. Система, вышедшая из равновесия, побуждает, «включает» системообразующий фактор, который обеспечивает достижения ею состояния гомеостата;

обеспечивают процесс наследования в системах, память о ее коде. Обратим внимание и на то, что системообразующие факторы далеко не всегда проявляют себя открыто. Это скрытые факторы, что требует специальных и длительных исследований.

 

17 Гидравлический привод (гидропривод) — совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и механизмов посредством гидравлической энергии. Обязательными элементами гидропривода являются насос и гидродвигатель.

Гидропривод представляет собой своего рода «гидравлическую вставку» между приводным двигателем и нагрузкой (машиной или механизмом) и выполняет те же функции, что и механическая передача (редуктор, ремённая передача, кривошипно-шатунный механизм и т. д.).

Основное назначение гидропривода, как и механической передачи, — преобразование механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки (преобразование вида движения выходного звена двигателя, его параметров, а также регулирование, защита от перегрузок и др.).

В общих чертах, передача энергии в гидроприводе происходит следующим образом:

1.Приводной двигатель передаёт вращающий момент на вал насоса, который сообщает энергию рабочей жидкости.

2.Рабочая жидкость по гидролиниям через регулирующую аппаратуру поступает в гидродвигатель, где гидравлическая энергия преобразуется в механическую.

3.После этого рабочая жидкость по гидролиниям возвращается либо в бак, либо непосредственно к насосу.

К основным преимуществам гидропривода относятся:

возможность универсального преобразования механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки, простота управления и автоматизации;

простота предохранения приводного двигателя и исполнительных органов машин от перегрузок;

надёжность эксплуатации;

широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости выходного звена;

большая передаваемая мощность на единицу массы привода;

надёжная смазка трущихся поверхностей при применении минеральных масел в качестве рабочих жидкостей;

получение больших сил и мощностей при малых размерах и весе передаточного механизма;

возможность осуществления различных видов движения;

возможность частых и быстрых переключений при возвратно-поступательных и вращательных прямых и реверсивных движениях;

возможность равномерного распределения усилий при одновременной передаче на несколько приводов;

упрощённость компоновки основных узлов гидропривода внутри машин и агрегатов, в сравнении с другими видами приводов.

К недостаткам гидропривода относятся:

утечки рабочей жидкости через уплотнения и зазоры, особенно при высоких значениях давления;

нагрев рабочей жидкости, что в ряде случаев требует применения специальных охладительных устройств и средств тепловой защиты;

более низкий КПД (по приведённым выше причинам), чем у сопоставимых механических передач;

необходимость обеспечения в процессе эксплуатации чистоты рабочей жидкости и защиты от проникновения в неё воздуха;

пожароопасность в случае применения горючей рабочей жидкости;

зависимость вязкости рабочей жидкости, а значит и рабочих параметров гидропривода, от температуры окружающей среды;

в сравнении с пневмоприводом — невозможность эффективной передачи гидравлической энергии на большие расстояния вследствие больших потерь напора в гидролиниях на единицу длины.

Пневматический привод (пневмопривод) — совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и механизмов посредством пневматической энергии. Обязательными элементами пневмопривода являются компрессор (генератор пневматической энергии) и пневмодвигатель.

Пневмоопривод, подобно гидроприводу, представляет собой своего рода «пневматическую вставку» между приводным двигателем и нагрузкой (машиной или механизмом) и выполняет те же функции, что и механическая передача (редуктор, ремённая передача, кривошипно-шатунный механизм и т. д.).

Основное назначение пневмопривода, как и механической передачи, — преобразование механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки (преобразование вида движения выходного звена двигателя, его параметров, а также регулирование, защита от перегрузок и др.).

В общих чертах, передача энергии в пневмоприводе происходит следующим образом:

Приводной двигатель передаёт вращающий момент на вал компрессора, который сообщает энергию рабочему газу.

Рабочий газ после специальной подготовки по пневмолиниям через регулирующую аппаратуру поступает в пневмодвигатель, где пневматическая энергия преобразуется в механическую.

После этого рабочий газ выбрасывается в окружающую среду, в отличие от гидропривода, в котором рабочая жидкость по гидролиниям возвращается либо в гидробак, либо непосредственно к насосу.

В зависимости от характера движения выходного звена пневмодвигателя (вала пневмомотора или штока пневмоцилиндра), и соответственно, характера движения рабочего органа пневмопривод может быть вращательным или поступательным. Пневмоприводы с поступательным движением получили наибольшее распространение в технике.

Достоинства пневмопривода

в отличие от гидропривода — отсутствие необходимости возвращать рабочий газ (воздух) назад к компрессору;

простота и экономичность, обусловленные дешевизной рабочего газа;

быстрота срабатывания и большие частоты вращения пневмомоторов (до нескольких десятков тысяч оборотов в минуту);

пожаробезопасность и нейтральность рабочей среды, обеспечивающая возможность применения пневмопривода в шахтах и на химических производствах;

в сравнении с гидроприводом — способность передавать пневматическую энергию на большие расстояния (до нескольких километров), что позволяет использовать пневмопривод в качестве магистрального в шахтах и на рудниках;

в отличие от гидропривода, пневмопривод менее чувствителен к изменению температуры окружающей среды вследствие меньшей зависимости КПД от утечек рабочей среды (рабочего газа), поэтому изменение зазоров между деталями пневмооборудования и вязкости рабочей среды не оказывают серьёзного влияния на рабочие параметры пневмопривода; это делает пневмопривод удобным для использования в горячих цехах металлургических предприятий.

Недостатки пневмопривода

нагревание и охлаждение рабочего газа в процессе сжатия в компрессорах и расширения в пневмомоторах; этот недостаток обусловлен законами термодинамики, и приводит к следующим проблемам:

— возможность обмерзания пневмосистем;

— конденсация водяных паров из рабочего газа;

высокая стоимость пневматической энергии по сравнению с электрической (примерно в 3-4 раза), что важно, например, при использовании пневмопривода в шахтах;

ещё более низкий КПД, чем у гидропривода;

низкие точность срабатывания и плавность хода;

в пневмоприводе применяются небольшие давления рабочего газа (обычно давление в пневмосистемах не превышает 1 МПа, хотя известны пневмосистемы с рабочим давлением до 7 МПа — например, на атомных электростанциях), и, как следствие, усилия на рабочих органах значительно ме́ньшие в сравнении с гидроприводом).

Электрический привод (сокращённо — электропривод) — это электромеханическая система для приведения в движение исполнительных механизмов рабочих машин и управления этим движением в целях осуществления технологического процесса.

Современный электропривод — это совокупность множества электромашин, аппаратов и систем управления ими. Он является основным потребителем электрической энергии (до 60 %) и главным источником механической энергии в промышленности.

Функциональная схема

Функциональные элементы:

Регуляторы (Р) предназначен для управления процессами, протекающими в электроприводе.

Электрический преобразователь (ЭП) предназначен для преобразования электрической энергии сети в регулируемое напряжение постоянного или переменного тока.

Электромеханический преобразователь (ЭМП) — двигатель, предназначен для преобразования электрической энергии в механическую.

Механический преобразователь (МП) может изменять скорость вращения двигателя, а ткаже характер движения (с вращательного на вращательное или с вращательного на поступательное).

Упр — управляющие воздействие.

ИО — исполнительный орган.

Функциональные части:

Силовая часть или электропривод с разомкнутой системой регулирования;

Механическая часть;

Система управления электропривода.

Характеристики привода

Статические характеристики

Под статическими характеристиками чаще всего подразумеваются электромеханическая и механическая характеристика.

Механическая характеристика

Механическая характеристика — это зависимость угловой скорости вращения вала ω от электромагнитного момента M (или от момента сопротивления Mc). Механические характеристики являются очень удобным и полезным инструментом при анализе статических и динамических режимов электропривода.[1]

Электромеханическая характеристика двигателя

Электромеханическая характеристика — это зависимость угловой скорости вращения вала ω от тока I.

Виды электроприводов

Нерегулируемые, простейшие, предназначенные для пуска и остановки двигателя, работающие в односкоростном режиме.

Регулируемые, допускающие изменение частоты вращения и управление пуском и торможением электродвигателя для заданного технологического процесса. Способ регулирования зависит от типа двигателя. Так, для машин переменного тока применимо управление частотой, током в роторе, переключением пар полюсов статора. Для коллекторных машин применимо регулирование напряжением.

Неавтоматизированные

Автоматизированные

Линейные — для частных случаев.

Вращательные — наиболее распространённый тип. Чаще всего линейное перемещение получают механическими преобразователями вращательного движения двигателя.

 

18 Распределённая система управления (англ. Distributed Control System, DCS) — система управления технологическим процессом, отличающаяся построением распределённой системы ввода-вывода и децентрализацией обработки данных.

 

РСУ применяются для управления непрерывными и гибридными технологическими процессами (хотя сфера применения РСУ только этим не ограничена). К непрерывным процессам можно отнести те, которые должны проходить днями и ночами, месяцами и даже годами, при этом остановка процесса, даже на кратковременный период, может привести к порче изготавливаемой продукции, поломке технологического оборудования и даже несчастным случаям. Классическим примером непрерывного процесса является изготовление стекла в стекловаренной печи.

 

Сферы применения РСУ многочисленны:

Химия и нефтехимия.

Нефтепереработка и нефтедобыча.

Стекольная промышленность.

Пищевая промышленность: молочная, сахарная, пивная.

Газодобыча и газопереработка.

Металлургия.

Энергоснабжение и т. д.

 

Требования к современной РСУ:

Отказоустойчивость и безопасность.

Простота разработки и конфигурирования.

Поддержка территориально распределённой архитектуры.

Единая конфигурационная база данных.

Развитый человеко-машинный интерфейс.

Синхронизация в распределенных системах

 

К вопросам связи процессов, реализуемой путем передачи сообщений или вызовов RPC, тесно примыкают и вопросы синхронизации процессов. Синхронизация необходима процессам для организации совместного использования ресурсов, таких как файлы или устройства, а также для обмена данными.

 

В однопроцессорных системах решение задач взаимного исключения, критических областей и других проблем синхронизации осуществлялось с использованием общих методов, таких как семафоры и мониторы. Однако эти методы не совсем подходят для распределенных систем, так как все они базируются на использовании разделяемой оперативной памяти. Например, два процесса, которые взаимодействуют, используя семафор, должны иметь доступ к нему. Если оба процесса выполняются на одной и той же машине, они могут иметь совместный доступ к семафору, хранящемуся, например, в ядре, делая системные вызовы. Однако, если процессы выполняются на разных машинах, то этот метод не применим, для распределенных систем нужны новые подходы.

Алгоритм синхронизации логических часов

 

В централизованной однопроцессорной системе, как правило, важно только относительное время и не важна точность часов. В распределенной системе, где каждый процессор имеет собственные часы со своей точностью хода, ситуация резко меняется: программы, использующие время (например, программы, подобные команде make в UNIX, которые используют время создания файлов, или программы, для которых важно время прибытия сообщений и т.п.) становятся зависимыми от того, часами какого компьютера они пользуются. В распределенных системах синхронизация физических часов (показывающих реальное время) является сложной проблемой, но с другой стороны очень часто в этом нет никакой необходимости: то есть процессам не нужно, чтобы во всех машинах было правильное время, для них важно, чтобы оно было везде одинаковое, более того, для некоторых процессов важен только правильный порядок событий. В этом случае мы имеем дело с логическими часами.

 

Введем для двух произвольных событий отношение "случилось до". Выражение a ® b читается "a случилось до b" и означает, что все процессы в системе считают, что сначала произошло событие a, а потом - событие b. Отношение "случилось до" обладает свойством транзитивности: если выражения a ® b и b ® c истинны, то справедливо и выражение a ® c. Для двух событий одного и того же процесса всегда можно установить отношение "случилось до", аналогично может быть установлено это отношение и для событий передачи сообщения одним процессом и приемом его другим, так как прием не может произойти раньше отправки. Однако, если два произвольных события случились в разных процессах на разных машинах, и эти процессы не имеют между собой никакой связи (даже косвенной через третьи процессы), то нельзя сказать с полной определенностью, какое из событий произошло раньше, а какое позже.

 

Ставится задача создания такого механизма ведения времени, который бы для каждого события а мог указать значение времени Т(а), с которым бы были согласны все процессы в системе. При этом должно выполняться условие: если а ® b, то Т(а) < Т(b). Кроме того, время может только увеличиваться и, следовательно, любые корректировки времени могут выполняться только путем добавления положительных значений, и никогда - путем вычитания.

 

Рассмотрим алгоритм решения этой задачи, который предложил Lamport. Для отметок времени в нем используются события. На рисунке 3.6 показаны три процесса, выполняющихся на разных машинах, каждая из которых имеет свои часы, идущие со своей скоростью. Как видно из рисунка, когда часы процесса 0 показали время 6, в процессе 1 часы показывали 8, а в процессе 2 - 10. Предполагается, что все эти часы идут с постоянной для себя скоростью.

 

В момент времени 6 процесс 0 посылает сообщение А процессу 1. Это сообщение приходит к процессу 1 в момент времени 16 по его часам. В логическом смысле это вполне возможно, так как 6<16. Аналогично, сообщение В, посланное процессом 1 процессу 2 пришло к последнему в момент времени 40, то есть его передача заняла 16 единиц времени, что также является правдоподобным.

 

Рис. 3.6. Синхронизация логических часов

а - три процесса, каждый со своими собственными часами;

б - алгоритм синхронизации логических часов

 

Ну а далее начинаются весьма странные вещи. Сообщение С от процесса 2 к процессу 1 было отправлено в момент времени 64, а поступило в место назначения в момент времени 54. Очевидно, что это невозможно. Такие ситуации необходимо предотвращать. Решение Lamport'а вытекает непосредственно из отношений "случилось до". Так как С было отправлено в момент 60, то оно должно дойти в момент 61 или позже. Следовательно, каждое сообщение должно нести с собой время своего отправления по часам машины-отправителя. Если в машине, получившей сообщение, часы показывают время, которое меньше времени отправления, то эти часы переводятся вперед, так, чтобы они показали время, большее времени отправления сообщения. На рисунке 3.6,б видно, что С поступило в момент 61, а сообщение D - в 70.

 

Этот алгоритм удовлетворяет сформулированным выше требованиям.

Алгоритмы взаимного исключения

 

Системы, состоящие из нескольких процессов, часто легче программировать, используя так называемые критические секции. Когда процессу нужно читать или модифицировать некоторые разделяемые структуры данных, он прежде всего входит в критическую секцию для того, чтобы обеспечить себе исключительное право использования этих данных, при этом он уверен, что никакой процесс не будет иметь доступа к этому ресурсу одновременно с ним. Это называется взаимным исключением. В однопроцессорных системах критические секции защищаются семафорами, мониторами и другими аналогичными конструкциями. Рассмотрим, какие алгоритмы могут быть использованы в распределенных системах.

 

Централизованный алгоритм

 

Наиболее очевидный и простой путь реализации взаимного исключения в распределенных системах - это применение тех же методов, которые используются в однопроцессорных системах. Один из процессов выбирается в качестве координатора (например, процесс, выполняющийся на машине, имеющей наибольшее значение сетевого адреса). Когда какой-либо процесс хочет войти в критическую секцию, он посылает сообщение с запросом к координатору, оповещая его о том, в какую критическую секцию он хочет войти, и ждет от координатора разрешение. Если в этот момент ни один из процессов не находится в критической секции, то координатор посылает ответ с разрешением. Если же некоторый процесс уже выполняет критическую секцию, связанную с данным ресурсом, то никакой ответ не посылается; запрашивавший процесс ставится в очередь, и после освобождения критической секции ему отправляется ответ-разрешение. Этот алгоритм гарантирует взаимное исключение, но вследствие своей централизованной природы обладает низкой отказоустойчивостью.

 

Распределенный алгоритм

 

Когда процесс хочет войти в критическую секцию, он формирует сообщение, содержащее имя нужной ему критической секции, номер процесса и текущее значение времени. Затем он посылает это сообщение всем другим процессам. Предполагается, что передача сообщения надежна, то есть получение каждого сообщения сопровождается подтверждением. Когда процесс получает сообщение такого рода, его действия зависят от того, в каком состоянии по отношению к указанной в сообщении критической секции он находится. Имеют место три ситуации:

Если получатель не находится и не собирается входить в критическую секцию в данный момент, то он отсылает назад процессу-отправителю сообщение с разрешением.

Если получатель уже находится в критической секции, то он не отправляет никакого ответа, а ставит запрос в очередь.

Если получатель хочет войти в критическую секцию, но еще не сделал этого, то он сравнивает временную отметку поступившего сообщения со значением времени, которое содержится в его собственном сообщении, разосланном всем другим процессам. Если время в поступившем к нему сообщении меньше, то есть его собственный запрос возник позже, то он посылает сообщение-разрешение, в обратном случае он не посылает ничего и ставит поступившее сообщение-запрос в очередь.

 

Процесс может войти в критическую секцию только в том случае, если он получил ответные сообщения-разрешения от всех остальных процессов. Когда процесс покидает критическую секцию, он посылает разрешение всем процессам из своей очереди и исключает их из очереди.

 

Алгоритм Token Ring

 

Совершенно другой подход к достижению взаимного исключения в распределенных системах иллюстрируется рисунком 3.7. Все процессы системы образуют логическое кольцо, т.е. каждый процесс знает номер своей позиции в кольце, а также номер ближайшего к нему следующего процесса. Когда кольцо инициализируется, процессу 0 передается так называемый токен. Токен циркулирует по кольцу. Он переходит от процесса n к процессу n+1 путем передачи сообщения по типу "точка-точка". Когда процесс получает токен от своего соседа, он анализирует, не требуется ли ему самому войти в критическую секцию. Если да, то процесс входит в критическую секцию. После того, как процесс выйдет из критической секции, он передает токен дальше по кольцу. Если же процесс, принявший токен от своего соседа, не заинтересован во вхождении в критическую секцию, то он сразу отправляет токен в кольцо. Следовательно, если ни один из процессов не желает входить в критическую секцию, то в этом случае токен просто циркулирует по кольцу с высокой скоростью.

 

Сравним эти три алгоритма взаимного исключения. Централизованный алгоритм является наиболее простым и наиболее эффективным. При его использовании требуется только три сообщения для того, чтобы процесс вошел и покинул критическую секцию: запрос и сообщение-разрешение для входа и сообщение об освобождении ресурса при выходе. При использовании распределенного алгоритма для одного использования критической секции требуется послать (n-1) сообщений-запросов (где n - число процессов) - по одному на каждый процесс и получить (n-1) сообщений-разрешений, то есть всего необходимо 2(n-1) сообщений. В алгоритме Token Ring число сообщений переменно: от 1 в случае, если каждый процесс входил в критическую секцию, до бесконечно большого числа, при циркуляции токена по кольцу, в котором ни один процесс не входил в критическую секцию.

 

К сожалению все эти три алгоритма плохо защищены от отказов. В первом случае к краху приводит отказ координатора, во втором - отказ любого процесса (парадоксально, но распределенный алгоритм оказывается менее отказоустойчивым, чем централизованный), а в третьем - потеря токена или отказ процесса.

 

Рис. 3.7. Средства взаимного исключения в распределенных системах

а - неупорядоченная группа процессов в сети;

б - логическое кольцо, образованное программным обеспечением

Неделимые транзакции

 

Все средства синхронизации, которые были рассмотрены ранее, относятся к нижнему уровню, например, семафоры. Они требуют от программиста детального знания алгоритмов взаимного исключения, управления критическими секциями, умения предотвращать клинчи (взаимные блокировки), а также владения средствами восстановления после краха. Однако существуют средства синхронизации более высокого уровня, которые освобождают программиста от необходимости вникать во все эти подробности и позволяют ему сконцентрировать свое внимание на логике алгоритмов и организации параллельных вычислений. Таким средством является неделимая транзакция.

 

Модель неделимой транзакции пришла из бизнеса. Представьте себе переговорный процесс двух фирм о продаже-покупке некоторого товара. В процессе переговоров условия договора могут многократно меняться, уточняться. Пока договор еще не подписан обеими сторонами, каждая из них может от него отказаться. Но после подписания контракта сделка (transaction) должна быть выполнена.

 

Компьютерная транзакция полностью аналогична. Один процесс объявляет, что он хочет начать транзакцию с одним или более процессами. Они могут некоторое время создавать и уничтожать разные объекты, выполнять какие-либо операции. Затем инициатор объявляет, что он хочет завершить транзакцию. Если все с ним соглашаются, то результат фиксируется. Если один или более процессов отказываются (или они потерпели крах еще до выработки согласия), тогда измененные объекты возвращается точно к тому состоянию, в котором они находились до начала выполнения транзакции. Такое свойство "все-или-ничего" облегчает работу программиста.

 

Для программирования с использованием транзакций требуется некоторый набор примитивов, которые должны быть предоставлены программисту либо операционной системой, либо языком программирования. Примеры примитивов такого рода: BEGIN_TRANSACTION команды, которые следуют за этим примитивом, формируют транзакцию.

END_TRANSACTION завершает транзакцию и пытается зафиксировать ее.

ABORT_TRANSACTION прерывает транзакцию, восстанавливает предыдущие значения.

READ читает данные из файла (или другого объекта)

WRITE пишет данные в файл (или другой объект).

 

 

Первые два примитива используются для определения границ транзакции. Операции между ними представляют собой тело транзакции. Либо все они должны быть выполнены, либо ни одна из них. Это может быть системный вызов, библиотечная процедура или группа операторов языка программирования, заключенная в скобки.

 

Транзакции обладают следующими свойствами: упорядочиваемостью, неделимостью, постоянством.

 

Упорядочиваемость гарантирует, что если две или более транзакции выполняются в одно и то же время, то конечный результат выглядит так, как если бы все транзакции выполнялись последовательно в некотором (в зависимости от системы) порядке.

 

Неделимость означает, что когда транзакция находится в процессе выполнения, то никакой другой процесс не видит ее промежуточные результаты.

 

Постоянство означает, что после фиксации транзакции никакой сбой не может отменить результатов ее выполнения.

 

Если программное обеспечение гарантирует вышеперечисленные свойства, то это означает, что в системе поддерживается механизм транзакций.

 

Рассмотрим некоторые подходы к реализации механизма транзакций.

 

В соответствии с первым подходом, когда процесс начинает транзакцию, то он работает в индивидуальном рабочем пространстве, содержащем все файлы и другие объекты, к которым он имеет доступ. Пока транзакция не зафиксируется или не прервется, все изменения данных происходят в этом рабочем пространстве, а не в "реальном", под которым мы понимаем обычную файловую систему. Главная проблема этого подхода состоит в больших накладных расходах по копированию большого объема данных в индивидуальное рабочее пространство, хотя и имеются несколько приемов уменьшения этих расходов.

 

Второй общий подход к реализации механизма транзакций называется списком намерений. Этот метод заключается в том, что модифицируются сами файлы, а не их копии, но перед изменением любого блока производится запись в специальный файл - журнал регистрации, где отмечается, какая транзакция делает изменения, какой файл и блок изменяется и каковы старое и новое значения изменяемого блока. Только после успешной записи в журнал регистрации делаются изменения в исходном файле. Если транзакция фиксируется, то и об этом делается запись в журнал регистрации, но старые значения измененных данных сохраняются. Если транзакция прерывается, то информация журнала регистрации используется для приведения файла в исходное состояние, и это действие называется откатом.

 

В распределенных системах фиксация транзакций может потребовать взаимодействия нескольких процессов на разных машинах, каждая из которых хранит некоторые переменные, файлы, базы данных. Для достижения свойства неделимости транзакций в распределенных системах используется специальный протокол, называемый протоколом двухфазной фиксации транзакций. Хотя он и не является единственным протоколом такого рода, но он наиболее широко используется.

 

Суть этого протокола состоит в следующем. Один из процессов выполняет функции координатора (рисунок 3.8). Координатор начинает транзакцию, делая запись об этом в своем журнале регистрации, затем он посылает всем подчиненным процессам, также выполняющим эту транзакцию, сообщение "подготовиться к фиксации". Когда подчиненные процессы получают это сообщение, то они проверяют, готовы ли они к фиксации, делают запись в своем журнале и посылают координатору сообщение-ответ "готов к фиксации". После этого подчиненные процессы остаются в состоянии готовности и ждут от координатора команду фиксации. Если хотя бы один из подчиненных процессов не откликнулся, то координатор откатывает подчиненные транзакции, включая и те, которые подготовились к фиксации.

 

Выполнение второй фазы заключается в том, что координатор посылает команду "фиксировать" (commit) всем подчиненным процессам. Выполняя эту команду, последние фиксируют изменения и завершают подчиненные транзакции. В результате гарантируется одновременное синхронное завершение (удачное или неудачное) распределенной транзакции.




Дата добавления: 2015-04-11; просмотров: 542030 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав

<== 1 ==> |


lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.094 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав