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DCS的主要技术指标
DCS的主要技术指标 ——解读DCS规范
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tA
deadline
tmin
tmax
tdl
无边界
在正常运行条件及可恢复故障条件下,任务延迟超过最后期限 deadline 的概率为零，
有边界
概率
延迟
在正常运行条件及可恢复故障条件下,任务延迟超过最后期限 deadline 的概率很小,但不为零，
实时性：典型任务的响应时间要求
200 ms:
操作人员的手感 接近硬接线般的感觉
10 ms:
流程工业中的事件分辨率 但目前很多招标书都要求2ms
1 s:
操作员站画面上的数据刷新速度
3 s:
操作员站画面翻页速度
1 µs:
控制器执行一个加法运算的典型时间
10 µs:
控制器执行一个PID运算的典型时间
30 µs:
通讯信号传输9km的时间延迟 信号速度30万公里/秒
100 µs:
多任务实时系统任务切换时间
200 µs:
从实时数据库 内存 中访问获取一个数据对象的时间
1 ms:
在两个任务之间通过邮箱发送消息的时间
2 ms:
在局域网中发送一个报文的时间
50 ms:
控制器中通讯任务的执行时间
什么情况下需要确定性实时
滚筒式印刷机：在手工清洗过程中,操作人员右手持毛巾清洗转动的滚筒,左手按下“转动”按钮,当毛巾被卡住时,左手立即送开“转动”按钮,,否则……
紧急停止
实时性的例子：滚筒印刷机信号延迟
控制台处理
周期40ms
紧急按钮
IBS 2 ms, 500 kbps
IBS-M
BA
DIO
MCU
LBA
Display
IO总线
IBS-S
IO
loop
BA
AIO
MCU
LBA
IO
IO
IO
IO
IO
IO
IO
主控制器 控制周期30ms
马达控制
周期40ms
系统总线
Mbps, 32 ms
控制台总线 Mbps, 32 ms
马达控制
安全控制器
SERCOS总线
4 ms
从紧急按钮到马达的总延迟: 2 + 30 + 32 + 40 + 32 + 40 + 4 = 180 ms
IBS 2 ms, 500 kbps
冗余IO
实时性：信号延迟的后果
很多安全系统按反逻辑优先运行：即优先要求条件不成立时系统倒向安全状态，比如前面的印刷机就是按钮“按下”转动,而不会设计成弹起按钮转动，
马达控制要求对“紧急按钮未按下”这一状态最迟3 x 180 = 540 ms刷新一次检测,其中360ms作为连续两次通讯失败的保留时间,第三次通讯必须成功,如果第三次通讯仍不成功,系统将无条件停止马达，
超过规定条件的信号延迟将会导致误报警,从而使系统停运 一般来说,可接受的误报警停车每年最多1-2次 ，
因此,控制信号的延迟将对系统的下列2个重要性能带来影响：
安全性
可用性
实时性：确定性与通讯延迟的关系
通讯主站
轮询周期
时间 ms
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
响应时间
概率
决不允许通讯延迟超过规定时间,否则停车，
1
2
3
4
5
6
举例: 设每轮询周期丢包的概率= ,
三次发送均失败的概率= 10-9,
设硬件故障的概率也在10-9量级 ,则三次发送失败就停机是合理的，
TD
轮询周期
什么因素使实时性成为一个系统问题
一片CPU芯片同一时刻只能做一件事，
一条通讯线路同一时刻只能供一个设备发送信息，
研究实时性,就是设法保证多种任务在公共的硬件资源上得到很好的调度执行，
确定性实时的特征：周期运行
任务性质
周期任务：确保关键的周期任务得到及时执行，
异步事件：确保关键的异步事件得到及时处理，
虽然很多确定性系统都采用了抢占式 Preemptive 实时操作系统,但抢占式调度使用不当却是很多系统无法实