Как выглядит «идеальный» контроллер… или продолжение следует.

Источник: Все о вашей безопасности, №2, 2003 год

---

В прошлом номере мы рассмотрели общие подходы к выбору системы контроля и управления доступом. Если вы выбрали автономную систему — значит вы уверены, что этого достаточно и в ближайшем будущем не рассчитываете на её серьезное расширение и модификацию. Если все же остановились на сетевой системе — данная статья, возможно, вам поможет определится с её структурой и топологией. Слово «идеальный» в заголовке статьи взято в кавычки не случайно — вопрос это довольно субъективный, да к тому же и сам идеал — понятие довольно эфемерное…

Сетевые системы контроля и управления доступом (СКУД) ставятся, как правило, на крупных предприятиях, либо в случае, если вам нужны ее специфические возможности, такие, как учет рабочего времени или что-то еще, выходящее за рамки тривиального открывания по карточке дверей. А коли так, необходимо углубиться в особенности реализации сетевых систем. Сегодня мы поговорим о контроллерах, то есть аппаратном «сердце» системы. Возможности системы, определяемые программным обеспечением, возможно, мы рассмотрим в одном из следующих номеров журнала.

Архитектура системы

Сетевые контроллеры, как следует из их названия, объединяются в сеть. А это, как ни странно, может осуществляться разными способами! Причем на способ объединения влияет как принцип построения самих контроллеров, так и программное обеспечение системы. Давайте рассмотрим на это несколько подробнее…

Ранг сети

Сети бывают одноранговые (одноуровневые) и многоранговые (многоуровневые), где число уровней редко превышает два. В одноранговой сети имеется единственная шина (если она удлиняется за счет повторителей или разветвителей — это не в счет). В одноранговой сети все ее узлы (в нашем случае — контроллеры доступа) имеют равные права. Среди популярных представителей этого семейства Northern Computers, Kantech, Parsec и большинство других систем, в том числе и Российского производства.

Недостатки одноранговой сети:

• Необходимость иметь в каждом контроллере полную базу данных (список пользователей, их прав и так далее). При современной стоимости полупроводниковой памяти это, надо признать, практически не имеет значения.
• Невозможность реализации некоторых глобальных функций, требующих взаимосвязанной работы нескольких контроллеров (например, глобальный «антипассбэк» — запрет повторного прохода). Этот недостаток имеет место только в сетях, где компьютер является ведущим, то есть обмен информацией происходит только по его инициативе. Строго говоря, с учетом компьютера, такая сеть уже является многоранговой. Большинство современных СКУД имеют именно такую архитектуру. Если сеть контроллеров работает на принципе произвольного доступа, недостаток отсутствует.

Достоинства:

• Максимальная «живучесть» сети, поскольку каждый контроллер имеет все необходимое для автономной работы при выключенном («зависшем») компьютере или повреждении сети. Для систем безопасности это является существенным фактором.

Многоранговые сети контроллеров. В приведенной двухранговой сети имеется ведущий, или «мастер» — контроллер, который координирует работу «ведомых» контроллеров, реально управляющих одной или несколькими точками прохода. Самый известный в России представитель — система Apollo.

Недостатки многранговой сети:

• Нарушение работы системы при повреждении связи между мастер — котроллером и ведомыми контроллерами, поскольку значительная часть информации и алгоритмов являются прерогативой мастер контроллера.
• Удорожание небольших систем за счет высокой стоимости мастер контроллера (ввиду его явной избыточности).

Достоинства:

• Централизованная память для баз данных, что сегодня малосущественно (см. выше).
• Реализация всех функций даже при выключении компьютера.
• Выигрыш в стоимости одной точки прохода при средних и больших размерах системы.

Общая топология

Сегменты сети, описанные выше, могут существовать в рамках системы в единственном экземпляре, либо таких сегментов может быть много, то есть оборудование СКУД может подключаться не к единственному ПК, а к любому из ПК, объединенных, в свою очередь, в компьютерную сеть.

Данный вариант позволяет строить сети любого масштаба (естественно, при наличии компьютерной сети между рабочими станциями). Имейте в виду, что далеко не все системы обеспечивают подключение оборудования к любому из ПК в сети.

Контроллеры с шиной Ethernet

Все большее количество производителей СКУД рекламируют контроллеры, которые могут непосредственно подключаться к компьютерной сети (как правило, это сеть Ethernet). Хорошо ли это? Во — первых, такие контроллеры, как правило, дороже контроллеров со стандартным для систем интерфейсом RS-485. Во — вторых, вам потребуется существенное увеличение количества сетевого (компьютерного) оборудования — hub-ов, switch — ей и так далее, что еще больше удорожает стоимость системы. Но контроллеры с таким интерфейсом имеют в редких случаях и очевидное преимущество: если между удаленными территориями вашего объекта невозможно проложить сеть RS-485, но имеется компьютерная сеть (например, между удаленными проходными и главным зданием), то такую проходную можно включить в состав СКУД без дополнительного компьютера. Сеть контроллеров на базе Ethernet избыточна как по стоимости, так и по производительности. Сами посудите: зачем нужна скорость передачи в 10, а тем более в 100 мегабит там, где в лучшем случае раз в секунду происходит событие, описание которого занимает пару десятков байт? Но… если база данных контроллера составляет несколько десятков тысяч человек и его надо полностью перезагрузить, то, безусловно, Ethernet лучше…

Характеристики сетевых контроллеров

Именно возможностям сетевых контроллеров мы посвятим сегодня остальную часть разговора, поскольку они в наибольшей степени определяют функциональность СКУД. То, чего не может делать контроллер, как правило, ничем не заменишь. Если вас станут уверять, что нужная вам функция контроллера реализуется программно (то есть через ПК) — подумайте, сможете ли вы обеспечить постоянную связь контроллеров с ПК. Безусловно, в крупных компаниях с центральными серверными это не будет большой проблемой.

Базовые характеристики

Сразу оговоримся, что для многоранговых сетей все рассуждения выглядят несколько иначе, чем приведенные ниже. Но, виду малочисленности таких СКУД, это не будет существенным упущением. К базовым мы отнесем основные количественные характеристики, такие, как:

• Количество поддерживаемых точек прохода
• Объем базы данных пользователей
• Объем буфера событий

Количество точек прохода

Многолетняя практика подсказала оптимальное решение, выражающееся в соотношении: один сетевой контроллер на две точки прохода. Почему именно так? Потому, что тогда такие общие ресурсы, как корпус, источник питания с аккумулятором требуются в меньшем количестве. Контроллеры с большим количеством обслуживаемых дверей в природе существуют, но в небольшом количестве. Почему? Да потому, что:

• Источник питания на 4…5 ампер с резервированием — это уже довольно дорого.
• Стоимость коммуникаций между контроллером и дверями начинает составлять значительную величину. Кроме того, если двери расположены далеко друг от друга, то становится проблемой и прокладка провода питания замка — при токах потребления около ампера на обычных проводах может «пропасть» до половины питания, и замок перестанет работать.

С технической точки зрения идеален однодверный контроллер, поскольку это обеспечивает максимальную живучесть системы, максимально сокращает разводку проводов. Но, если учитывать экономический аспект, то две двери — это оптимум.

Объем базы данных пользователей

Эта характеристика определяется исключительно количеством людей, которые будут ходить через максимально напряженную точку прохода (классический случай — заводская проходная). При выборе системы сопоставьте данную характеристику рассматриваемой системы с вашими перспективами на ближайшие 5 лет, и вы получите свои требования к данному параметру.
При контроллере, обслуживающем более одной точки прохода, естественно, необходимо учитывать суммарный трафик через все точки прохода с учетом пересечения этих множеств.

Объем буфера событий

Эта характеристика определяет, сколько времени ваша сетевая система сможет работать при выключенном (зависшем, сгоревшем) компьютере, не теряя информации о событиях. Например, для офиса с числом сотрудников порядка 20 человек объема буфера событий, равного 1000, может хватить до недели. А для заводской проходной, через которую ходит 3000 человек, и буфера на 10 000 событий с трудом хватит на сутки.

Но разве можно говорить о серьезной корпоративной системе, в которой компьютер системы безопасности не могут «оживить» в течение суток?

Наиболее «продвинутые» контроллеры дают возможность при конфигурировании системы перераспределять общий объем памяти между базами данных пользователей и событий.

Технология доступа

Об этом уже написано столько, что в рамках нашей статьи эту тему рассматривать не будем. Напомним лишь, что речь идет о технологии идентификации, то есть что используется в качестве «ключа» и какие виды считывателей поддерживаются системой.

Практически все контроллеры поддерживают интерфейс wiegand, и практически все типы считывателей, в том числе и биометрические, поддерживают это формат.

Если же котроллеры рассматриваемой системы не поддерживают wiegand, то вам, возможно, стоит усомниться в целесообразности их применения (имейте только в виду, что системы, для которых wiegand не является «родным», могут поддерживать его с помощью специальных согласующих модулей).

Режимы прохода

Эта тема заслуживает отдельной статьи ввиду многообразия пожеланий и требований тех, кто ставит на предприятии систему доступа. Попробуем кратко остановиться на этом вопросе.

Антипассбэк

Слово пришедшее к нам из английского языка, и означает запрет двойного прохода (передача своей карты кому бы то ни было). Задача системы состоит в том, чтобы заблокировать ситуации, когда, например, Иванов проходит на предприятие, тут же через турникет передает свою карту некоему Сидорову, права доступа не имеющему, и тот благополучно проходит на территорию.

Решается задача таким образом: контроллер запоминает, где в последний раз оказался Иванов. Если он уже внутри, то нечего ему входить второй раз. А если он уже выходил час назад, то и выходить повторно ему запрещается. В рамках одного контроллера (управляющего одним или двумя входными турникетами) это решается совсем просто. Обычно это свойство или функцию называют «локальный антипассбэк».

Но если на проходной несколько турникетов, обслуживаемых разными контроллерами, да еще и проходных несколько, то в работу должен включиться мастер контроллер или компьютер, который при получении информации о том, что Иванов вошел на завод, должен разослать эту информацию всем остальным контроллерам, контролирующим эту территорию. Такая функция называется уже «глобальный антипассбэк».

Но это еще не все… Представим себе ошибочную для системы ситуацию, например, Иванов выехал с территории на машине с главным инженером, и не отметился как покинувший территорию. Что же — теперь он никогда не войдет на родное предприятие? Для разрешения таких конфликтов должны существовать различные механизмы: сброс слежения за пользователем вручную оператором, «забывание» его местоположения по истечению заданного времени (полчаса, сутки) и так далее.

Система должна работать не только в режиме антипассбэк-а на проходной, но и выполнять следующему требованию: если не зафиксирован вход Петрова на территорию завода «А», то вход на территорию цеха «Б» ему будет запрещен, так же как и выход с территории завода, если он не покинул стен родного цеха.

Сложные алгоритмы подобных режимов доступа реализуют весьма немногие системы.

Входы в хранилища

Есть еще одна типичная задача для профессиональной СКУД: по правилам вход в хранилище ценностей может разрешаться только вдвоем или втроем, то есть пока два или три человека не предъявят свои карты на точке прохода (естественно, за ограниченное время). Режимы прохода по двум или трем картам могут также реализовываться по-разному:

• Вместе могут входить только определенные пары (тройки) людей: Иванов с Петровым, а Сидоров с Семеновым;
• Вместе входят любые три человека, если один из них есть клиент банка, второй — представитель службы охраны, а третий — менеджер по работе с клиентами.

Разовые, временные и прочие…

Пропуска пользователей СКУД могут иметь различный статус. Для покрытия большинства необходимых в реальной жизни требований как минимум надо, чтобы контроллеры поддерживали следующие типы карт:

• Постоянная — для сотрудников предприятия;
• Временная — с ограничением по сроку действия;
• N — разовая, то есть автоматически аннулируемая после исчерпания количества проходов;
• Одноразовая — частный случай N — разовой карты.

Кроме того, независимо от типа применяемых считывателей, контроллеры должны поддерживать следующие режимы доступа:

• По одной карте и/или ПИН — коду;
• Доступ с подтверждением оператором;
• Контроль количества людей в помещении (минимум и максимум).

Последнее важно в ситуациях когда, например, по условиям службы в заданном помещении не должно оставаться менее одного (двух, трех) человек.

Временные расписания

Профессиональный контроллер доступа должен поддерживать гибкую систему временных расписаний, на основе которых принимается решение о доступе того или иного человека. При этом стандартные недельные циклы с выходными днями — это самое простое решение. Реально еще требуется задавать праздники, рабочие дни в праздники, а самое главное различные «плавающие» графики по типу «сутки через трое» и т.п.

В идеале каждому пользователю было бы неплохо задать график работы на весь год, в том числе с учетом его отпуска. Но реализовать, а особенно настроить такую систему крайне сложно, поэтому изложенными выше принципами обычно и ограничиваются.

В профессиональном контроллере временные расписания могут управлять не только доступом пользователей, но и автоматически открывать и закрывать двери в заданное время, ставить на охрану и снимать помещение с охраны (при наличии охранных функций), включать и выключать дополнительные реле.

Исполнительные устройства

Рассматривая это вопрос со стороны контроллера, надо обращать внимание на следующие моменты:

• Источник питания контроллера должен иметь достаточную мощность, чтобы питать сам контроллер, подключенные к нему считыватели (а некоторые типы считывателей могут потреблять существенную мощность), а также электромагнитные замки или другие исполнительные устройства.
• Контроллер должен корректно управлять различными типами замков, турникетов, шлагбаумов и так далее.

Типы исполнительных устройств мы сегодня рассматривать не будем — об этом говорилось в прошлой статье.

Смежные функции

Таких функций, в общем — то, на практике не много. Это, в первую очередь, поддержка охранной сигнализации. В большинстве классических систем доступа ее просто нет. У Apollo для этих целей имеются специализированные модули. В других системах поддержка функций охранно — пожарной сигнализации может достигаться за счет интеграции с оборудованием третьих производителей.

С подсистемами теленаблюдения интеграция исторически осуществлялась на уровне «сухих контактов», но с развитием компьютерных (цифровых) систем теленаблюдения появилась возможность более плотной интеграции. Если теленаблюдение — обязательная часть в вашей системе, то поинтересуйтесь возможностями выбираемой системы в части интеграции. Этот вопрос уже больше относится к сфере программного обеспечения.

В заключение…

Делать соответствующие выводы и определять свой выбор — теперь это ваша задача, поскольку про СКУД вы уже узнали достаточно (хотя далеко не всё) для того, чтобы самим принимать решения. Эта оговорка не должна вас огорчать — на самом деле, всего о таких технически сложных и разнообразных системах не знает никто. Если в недалеком будущем нам удастся поговорить и о программном обеспечении, то сделать правильный выбор вам станет еще проще.

Программируемые логические контроллеры, их функции и виды

Программируемые логические контроллеры входят в оборудование, отвечающее за автоматизацию процессов. Плк-системы используются в малых предприятиях, крупных производствах.

ПЛК — что это такое?

Плк-контроллер представляет собой микрокомпьютер с упрощенным алгоритмом, выполняющий типовые функции в заданном режиме. Применяют его и в бытовой технике, не только в сложных роботизированных устройствах. Унификация элементов, их взаимозаменяемость повышает надежность системы. Упрощает  ремонт и отладку.

История создания

В 60 годах 20 века для управления телефонными станциями, промышленным оборудованием использовались сложные схемы с реле. Они не отличались повышенной надежностью или ремонтопригодностью. Инженерам одной из компаний, американской General Motors, была поставлена цель по созданию нового оборудования. Задачи, на которые оно было рассчитано, выглядели так:

1. Упрощение отладки, замены.
2. Относительная дешевизна.
3. Гибкость, удобство модернизации.
4. Снижение риска отказов.

Изобретение, создание микросхем и блоков управления на их основе позволило решить заданные вопросы.

Терминология, объясняющая, что такое ПЛК (PLC), внесена в международные и европейские стандарты качества МЭК, EN.

Структура и устройство ПЛК

Любой плк Siemens или аналогичный, других производителей, ориентирован на выполнение конкретных действий. Микроконтроллер опрашивает блоки ввода информации, чтобы принять решение, сформировать на выходе готовую команду. Упрощенно схема стандартного элемента включает:

• вход;
• центр;
• выход.

Входные цепи образованы набором датчиков (аналоговых или цифровых), переключающих устройств, смарт-систем. В центральном блоке расположены: процессор, обрабатывающий команды, модуль памяти и средства коммуникации. Выходные цепи отвечают за передачу сигнала на моторы привода, вентиляцию, осветительную арматуру. Туда же допускается подключить управляющее смарт- устройство архитектуры ардуино или подобное. Необходимо также выполнить условие подключения ПЛК к цепям питания. Без них устройство работать не будет. Внешний компьютер через унифицированный интерфейс используется для отладки, программирования контроллера.

Принцип работы ПЛК

По сути, микроконтроллер достаточно близок к реле. Только вместо механических контактов и катушек в нем — электронные цепи. Понять принцип действия будет легко любому инженеру, знакомому со схемами, основами электротехники.

Датчик освещенности на входе подает сигнал в блок обработки данных. В нормальном состоянии процессор не реагирует. Как только сенсор определит падение освещения, изменится его сопротивление, центральный блок задействует цепи питания электроламп.

Для управления ПЛК, его программирования используется бытовой ПК. Несколько отдельных микроконтроллеров образуют каскад с усложненными задачами. Системы «умный дом», автоматика включения двигателя насоса для закачки воды в накопительный бак давно содержат в себе подобные блоки.

Сложные микроконтроллерные устройства обеспечивают охрану, защиту периметра (квартиры), включая связь с полицией (владельцем) через модем, подъем тревоги при проникновении нарушителей, разрушении механизма закрытия двери.

Первый этап работы устройства состоит из экспресс-теста задействованного оборудования. Одновременно идет загрузка операционной среды, управляющих программ. Все как в настольном ПК при старте Windows. Предусмотрена пошаговая отработка команд (отладка), при которой допускается мониторинг, корректировка переменных.

Для простоты восприятия рабочий, шаговый режим ПЛК разбит на типовые циклы. Они повторяются во время функционирования устройства. В каждом цикле, «маршрутной карте» заключаются 3 действия:

Сканирование, обращение к внешним датчикам. Запись значений (состояния) в ячейки памяти.

Анализ действующей программы. Внесение требуемых корректив на основании данных предыдущего шага.

Передача результата вычислений на блоки выхода.

Завершается цикл быстрым переходом к первому этапу «урока».

Типы ПЛК

Все ПЛК, выпускаемые Schneider Electric, Mitsubishi, Beckhoff, Omron, Segnetics или Unitronics, четко разделяются по типам. Это же относится к классификации российской продукции, представленной компаниями «Овен», «Контар», «Текон» и другими. Конструктивно устройства принято обозначать как моноблочные и модульные.

В первом типе содержится полный набор входных, выходных цепей, процессор, источник энергии. Во втором предусмотрена сборка готового ПЛК из отдельных частей. Согласно МЭК 61131, количество и состав модулей варьируются в соответствии с назначением, характеристиками поставляемого заказчику устройства.

Модульный микроконтроллер может управлять посредством Ethernet соединения малопроизводительным собратом, выполняющим специфично назначенные функции (диагностика состояния периметра, безопасность охраняемой зоны). Маломощный адаптер питания в этом случае является отдельным модулем. Обобщенно функциональные возможности второго вида превосходят первый. Но в отдельных ситуациях (микроконтроллер управления чайником Berghof) достаточно моноблочного ПЛК.

Главное достоинство такой конструкции — компактность. При этом полностью завершенная конструкция платы, блока контроллера оборудуется дисплеем и устройством ввода-вывода, кнопочной панелью. Типичный пример — «умный» автоматный моноблок, отвечающий за стабилизацию напряжения.

Из нескольких ПЛК, смонтированных на стандартную рейку, набирается укрупненный узел управления. Первоначально конфигурация микроконтроллеров подразумевала замену существовавших релейных, полупроводниковых схем. Со временем задачи усложнились, но и сохранившиеся ограниченно производительные 8 и 16 разрядные процессоры по-прежнему востребованы в промышленности.

Ограничения ПЛК

Не стоит полагать, что наличие программируемого контроллера способно решить все глобальные проблемы пользователя. ПЛК, работающие на основе протоколов Codesys, Modbus (для модульных решений), обладают ограниченной сферой применения. Их выбор обусловлен поставленной задачей. Попытку создать универсальные ПЛК вряд ли можно признать целесообразной.

Подобный ход лишает технологический процесс гибкости. Создание требуемой конфигурации осуществляется комплектацией готового моноконтроллера, согласно проекту заказчика. В исключительных ситуациях проблему решают сборкой мегаустройства из дискретных блоков. Последний вариант предпочтительнее: каждый элемент допускается оборудовать индивидуальным пультом ввода команд, сенсорной панелью, устройством отображения данных.

Роль каналов обмена данными играют кабельные медные шины, оптоволоконная связь. Успешно используются варианты стандартизированных интерфейсов RS-232, RS-485 (кабель), промышленных Profibus или CAN. Не возбраняется коммутация по беспроводным линиям (Wi-Fi).

Место ПЛК в системе управления

Современные контроллеры выполняют несколько функций. Они могут быть «ведущими» или «ведомыми», находиться в центре схемы. Чаще всего они сосредоточены в начальной цепи автоматизации.

До создания миниатюрных интегральных схем рука оператора буквально не успевала переключать режимы на пульте цепи управления. Использование контроллерных блоков «Сегнетикс», «Дельта» и подобных способствовало снятию нагрузки с человека.

Ее переложили «на плечи» машин с выводом на экран данных мониторинга, отображенных в виде мнемосхем и изменяемых параметров. На ПЛК возлагаются задачи по опросу датчиков и регистров, обработке поступающей информации.

Без микроконтроллеров не было бы РСУ, АСУ, сложных автоматных комплексов управления технологическими процессорами. Используя сетевой трафик, ПЛК анализируют данные, успевая проверять состояние портов входа. Главный недостаток, особенность микроконтроллеров состоит в необходимости прошивки, создания программы для работы.

Впрочем, его следует воспринимать двояко: индивидуально создаваемое ПО позволяет проектировать узкоспециализированные изделия под конкретные задачи.

Назначение переменных в ПЛК

Перед тем как начинать программирование, необходимо назначить переменные. Это условная метка (флаг) для обозначения отработки командного кода. Данные манипуляции характерны для единичных действий: запуск комплекса, когда требуется сброс состояния.

Подобная ситуация возникает при отключении электроэнергии. Зафиксированная переменная позволяет пропустить обмен сигналами, ускорить инициализацию ПЛК.

Основы программирования ПЛК. Реле и контроллер‌‌

Возможность программирования, безусловно, является главным достоинством систем с ПЛК. Чтобы сделать восприятие процесса предельно понятным, разработчики изобрели визуальное отображение управляющих цепей в виде релейных контактных блоков.

На профессиональном языке такой метод обозначается аббревиатурой LD (logo LAD). В дальнейшем работа ПЛК представляется как взаимодействие отдельных логических элементов. Они выполняют действия таймеров, релейных ячеек, счетчиков. Считается, что благодаря подобной унификации, освоить принципы программирования может каждый. Причем независимо от профильной профессии.

Среда программирования

Программисты предпочитают использовать для создания прикладных комплексов среду Си, Кодесис, как наиболее универсальную. Применение регламентируется стандартом IEC 61131. На базе Codesys пишутся языки программирования для ПЛК: LD, SFC, FBD, IL, STL.

Языки программирования ПЛК

Создатели микроконтроллеров обеспечили взаимодействие разрабатываемых устройств с несколькими универсальными языками программирования. Условно их разделяют на графические и текстовые. Это допускает компиляцию готового программного продукта из блоков, созданных на разных языках.

Обманчивая простота программирования скрывает трудности, с которыми обязательно столкнется излишне самоуверенный инженер. Составить простейшие команды под силу неопытному пользователю. Для реализации сложных понадобится получение специальных навыков.

Удаленное управление и мониторинг

Различные интерфейсы управления встраиваются в контролеры уже на стадии проектирования. Предусмотрена синхронизация с АСУ (SCADA и подобные). Оператор контактирует с ПЛК посредством интегрированной панели, устройства ввода-вывода, либо удаленно. Для этого по помехозащищенному каналу, кабельной сети к блоку подключается HMI, специализированный интерфейс взаимодействия между человеком и машиной.

Каким из доступных способов выполнить реализацию, с помощью простейшего клавиатурного модуля или сенсорной панели — решать заказчику. В последнее время активно используются «облачные» хранилища, виртуальные серверы. Не остаются в стороне и стандартные, Intranet (локальные) и Internet (внешние) подключения.

Реализация веб-интерфейса допускается также и без проводов, в сети Wi-Fi. Описанные методы невероятно расширяют возможности оператора. Упрощают контроль работающего комплекса ПЛК.

Применение контроллеров

Современный ПЛК, недорогой и надежный, находит применение в ПИД-регуляторах, счетчиках типа «Меркурий», промышленных устройствах серии DVP. Компактность блоков позволяет встраивать их в бытовую технику, монтировать в щитах и шкафах совместно с прочим электрооборудованием.

Энкодер, подключенный к контроллеру, применяется в автомобилестроении, реагируя на изменение угла поворота руля. Удобно использовать ПЛК при создании комплексов с ЧПУ, автоматизированных систем запуска аварийной откачки сточных вод в канализации. Видеонаблюдение, интегрированное в охранный пост, создаст полноценный обзор зоны наблюдения для оператора.

Все требуемые данные при этом будут сохранены на носителе информации (переданы в сеть), а в случае опасности сигнал тревоги будет подан автоматически. Цепочке контроллеров под силу управлять работой цеха металлообработки, пошивочной мастерской. В домашнем варианте ПЛК без участия человека включит свет, накачает воду из колодца в бак до требуемого уровня.

Производители ПЛК

На рынке представлены компании из России, США, ФРГ, Японии. Это Texas Instruments, Carel, Delta Electronics, Schneider Electric, Mitsubishi, Beckhoff, Omron, Segnetics, Unitronics. Отечественную продукцию представляют марки «Овен», «Контар», «Текон».

Выбор конкретного решения зависит от предъявляемых заказчиком требований, условий работы. А чтобы разобраться, чем ПЛК100, ПЛК110 отличается от ПЛК160, ПЛК323 потребуется обладание квалификацией, возможно — консультации специалистов.

На что обращать внимание при покупке 

До приобретения ПЛК нужно кое-что уточнить. Вот эти факторы:

Универсальность программной среды. Единые языки для всех аппаратных платформ.

Наличие контролеров с распределенным, интегрированным вводом-выводом.

Реализация связи ПЛК со стационарным компьютером.

Специализированное оборудование. Это микросистемы, ориентированные на работу с облачным сервисом (вариант оповещения по мобильной связи, почте).

Открытая архитектура отдельных ПЛК.

Данный перечень создает направление для движения как покупателей, так и производителей. Какой из перечисленных критериев окажется в приоритете, решает заказчик. С дружественным ПО эксплуатация станет удобнее. Так утверждают опытные инженеры-наладчики.

Что же выбрать

ПЛК 110 «Овен» или Simatic s7 производства «Сименс», Modicon m340, Segnetics trim5 четко подчинены встроенной инструкции. Работают по разработанному производителем алгоритму. Программное обеспечение разных марок не всегда совместимо, это учитывается при модернизации (замене) или комплектации технологических цепочек средствами автоматизации.

Кому-то термины step7, ms4, opc, pixel ни о чем не говорят. Разобраться с каталогом, обилием информации помогут специалисты. Расшифровка обозначения микроконтроллера, выбор программы ПЛК для человека неосведомленного станут непосильной задачей. Отличие, оценка, сравнение представленных решений также достаточно сложны, чтобы приступать к ним без подготовки.

Выбрать свой прибор помогут отзывы, обзоры, опыт эксплуатации владельцев контроллеров. Нужный микронтролллер — не обязательно дорогой. Цена определяется выполняемыми функциями, маркой прибора. Описание, настройка параметров приводятся в паспорте устройства.

Там же находится перечень портов ввода-вывода, краткое пособие как подключать изделие. Для отдельных типов может понадобиться преобразователь напряжения, его характеристики производитель обязан указать в руководстве по эксплуатации. А хороший контроллер — тот, который справляется с поставленными задачами.

Что такое контроллер, и с чем его едят?

РадиоКот >Обучалка >Микроконтроллеры и ПЛИС >Микроконтроллеры AVR — пишем, компилируем, прошиваем… >

Что такое контроллер, и с чем его едят?

Микроконтроллер – это такая хитрая микросхема, внутри которой находится самый настоящий компьютер. В этом компьютере есть все, что необходимо для самостоятельной работы:

• процессор
• оперативная память — ОЗУ
• постоянная память — ПЗУ
• генератор тактовой частоты
• таймеры
• порты ввода/вывода
• последовательные интерфейсы
• и много чего еще…

Например, в более «навороченных» контроллерах может быть АЦП (аналого-цифровой преобразователь), ЦАП (наоборот) и прочие прибамбасы. Чего только ни придумают! Но мы с вами, для начала, рассмотрим более простой вариант. Для примера возьмем контроллер фирмы Atmel, AT90s2313.

Чтобы понять, как работает контроллер, надо знать, что у него внутри. Ниже я нарисовал как мог сильно упрощенную схему контроллера – без таймеров, генераторов и прочей фигни – все только самое необходимое.

Самый главный элемент любого процессора – арифметико-логический узел (АЛУ). Кстати, по буржуйски он называется так-же – ALU (ariphmetic-logical unit). В нем-то, как вы уже догадались, и происходят все мыслимые и немыслимые арифметические и логические операции над числами. Кстати, насчет чисел: контроллер, как и любая другая цифровая система, работает с двоичными числами. О том, что это такое, я подробно распинался в статье «Что такое digital».

Тот контроллер, который мы сейчас мучаем, работает с 8-разрядными двоичными числами, иными словами – он 8-битный. То есть, АЛУ может захавать два 8-битных слова, произвести над ними какую то арифметическую или логическую операцию, и выплюнуть ответ – опять же, 8-битное слово.

Вопрос: а какие бывают арифметические и логические операции? И че эт ваще такое?

Ну, арифметическим операциям нас всех учили еще в 1 классе – это сложение, вычитание, сравнение 🙂
Логические операции – это операции алгебры логики. Вот некоторые из них: «И», «ИЛИ», «НЕ», «исключающее ИЛИ», сдвиг влево, сдвиг вправо.
Также существуют операции, которые ни относятся ни к тем ни к другим: сброс в «0», установка в «1» и т.п.

Чтобы произвести операцию, АЛУ должен взять откуда-то два числа. Выполнив операцию, опять же, должен положить куда-то ответ. Для этих целей служат регистры общего назначения – РОН. Их у нас 16. Каждый регистр – это ячейка памяти емкостью 8 бит. Иначе говоря – 1 Байт. Именно в них и хранятся числа, с которыми работает АЛУ.

Для каждой команды, которую выполняет АЛУ, необходимо назвать те регистры, с которыми он будет в данный момент работать.

Пример:
add R16,R17 — сложить значение регистров R16 и R17 и положить ответ в R16
sub R16,R18 — вычесть из R16, R18 и положить ответ в R16
and R24,R17 — произвести операцию «И» с R24 и R17, ответ – в R24
eor R16,R24 — произвести «исключающее ИЛИ» с R16 и R24, ответ – в R16.

Как вы могли заметить, ответ всегда помещается в тот регистр, который назван первым.
Естественно, старое содержимое регистра при этом затирается. Если нам нужно сохранить изначальное содержимое регистра, то перед операцией надо скопировать его в какой-нибудь другой регистр. Иначе – никак.

Оператор копирования – mov

Пример:
mov R16,R17
add R17,R24

Кроме РОН, на схеме присутствует ОЗУ – оперативная память контроллера. Для чего она?
Да для того, чтобы хранить данные при выполнении программы. Регистров ведь – всего 16. Для полноценной работы этого явно недостаточно. В регистрах хранится обычно только те данные, которые будут использоваться непосредственно прямо сейчас. Все остальное удобнее положить в память. Позднее мы поговорим о таких вещах как стек, указатели и пр. Пока что запомним, что память есть.

Ну вот. Откуда АЛУ берет данные для вычислений – разобрались. Теперь разберемся, откуда он берет команды.

А все очень просто!
Для этого существует регистр команд. В этот регистр постепенно выводятся команды той программы, которую выполняет контроллер. Эти команды касаются всего контроллера, а не только АЛУ (как мы помним, в контроллере просто тьма всего). Чтобы «выудить» из общей кучи «свою» команду, АЛУ постоянно заглядывает в регистр команд на предмет, нет ли там что-нить для него. И как только видит – стрелой мчится выполнять.

В регистр команд, команды попадают из программной памяти. Программная память – это ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), в котором по каждому адресу записана одна команда. Вместе, все эти команды и составляют программу, и записаны в той последовательности, в какой они стоят в программе.

Чтобы «достать» команду из ПЗУ, надо сказать ему адрес ячейки памяти, в которой лежит эта команда. В ответ, ПЗУ выдаст содержимое этой ячейки. Команды записываются в ячейки в той последовательности, в которой стоят в программе. Поэтому, для того чтобы последовательно «перебирать» команды, достаточно просто каждый раз прибавлять к адресу «1».

Именно этим и занимается счетчик команд.

Однако же, программа, выполняющаяся внутри микросхемы и ни коим образом не связанная с внешним миром была бы просто никому не нужна. Для полноценной работы, контроллеру необходимо обмениваться данными с внешним миром.

Для этого существуют порты ввода/вывода (ПВВ).

Порт – это пачка однобитных каналов, каждый из которых может быть независимо настроен либо на ввод, либо на вывод.

В контроллере AT90s2313 два ПВВ – PortB и PortD.
PortB состоит из 8-ми каналов,
Portd – из 7-ми.

Эта «культяпость» порта D объясняется простой нехваткой ножек микросхемы. Просто разработчики очень хотели запихнуть все это дело в 20-ножный корпус, и поэтому урезали PortD на один канал.

Любая программа для контроллера начинается именно с настройки портов. Мы должны определить, какие каналы будут работать на ввод, какие – на вывод. По умолчанию, все каналы включены на ввод. Но это мы обсудим чуть позже…

Ну в общем-то, вот первоначальные сведения о микроконтроллерах.
Дальше мы поговорим о том как написать, скомпилировать и зашить в контроллер его программу.

—Поехали дальше—>>

---

Как вам эта статья?	Заработало ли это устройство у вас?

Как выглядит типичный контроллер

Controller’s Master (Controller Akademie AG, Германия), директор Академии Контроллинга. Практикующий бизнес-тренер и консультант (Бизнес-школа ИПМ, Киево-Могилянская бизнес-школа, Немецкая школа бизнеса, Moscow Business School). Сфера профессиональных интересов — стратегия, контроллинг. Личный опыт корпоративного обучения и консалтинга — более 30 проектов в различных отраслях (производство, сфера услуг, дистрибуция, розница). Повышение квалификации — Controller Akademie AG (Германия), Horvath&Partners (Германия), International Group of Controlling (Швейцария), IFL (Швеция).

 

…Недавно один из слушателей программы МВА, учредитель и генеральный директор дистрибьюторской компании, слушая мои монологи на занятиях, задал мне вопрос: «А как выглядит типичный контроллер?». Я ответил, что типичный контроллер обычно скучноват, нудноват, носит очки с толстыми стеклами, осторожен, внимателен к мелочам, нетерпим к неэффективности… Слушатель спрашивает дальше: «А можно ли сказать, что он – гаденький?». И в ответ на просьбу уточнить этот вопрос, генеральный директор (являющийся учредителем управляемой им компании) переслал мне свою недавнюю переписку со своим контроллером.

 

Переписка от 25 августа

Директор — контроллеру: «Уважаемый Павел Петрович! Оплатите завтра-послезавтра прилагаемый счет на покупку нового сервера. Инициатор покупки – ИТ-директор. Вопрос со мной согласован».

Контроллер — директору: «Уважаемый Петр Павлович! Денег на покупку сервера я не дам».

Директор — контроллеру: «Не фига себе!!! Как это — Вы не дадите? Кто здесь хозяин?»

Контроллер — директору: «Вы меня можете уволить, но денег на покупку нового сервера я НЕ ДАМ!. Теперь объясняю, почему…»

Переписка от 14 сентября

Контроллер — директору: «Уважаемый Петр Павлович! Сообщаю Вам, что благодаря Вашему «мудрому» руководству мы в ОЧЕРЕДНОЙ раз вляпались в ОЧЕРЕДНОЕ …. Речь идет о нашей попытке работы с сетью XYZ. Как я и предупреждал, сумма убытков от этой инициативы составила …. евро«

Директор — контроллеру: «Я Вас люблю и ненавижу. Люблю больше, чем ненавижу. И прошу Вас впредь соблюдать субординацию»

 

Очевидно, что в разных компаниях реакция босса на фразу подчиненного «Петр, ты не прав!» — разная. По моим наблюдениям, боссов, готовых не увольнять за подобные письма гаденького контроллера, а платить ему большие деньги, на постсоветском пространстве буквально единицы. Ради чего этот Петр Павлович готов терпеть подобные оскорбления? По его словам, он понимает, что благодаря тормозу-контроллеру его компания за последние годы сэкономила несколько десятков тысяч евро. С другой стороны, по вине тормоза-контроллера его компания за последние годы профукала несколько потенциально интересных возможностей и «вау!»-проектов. Но первого – по ощущениям – было больше. Поэтому он годами терпит при себе этого гадынеша, хотя временами хочет его удушить.

 

В этой статье речь пойдет о том, зачем компаниям контроллинг, а также о том, существует ли типичный контроллер и как он выглядит.

Зачем компаниям нужен контроллинг

Функция контроллинга призвана обеспечить корпоративную прозрачность. Прозрачность двоякую – одну для боссов, другую для персонала.

Прозрачность с точки зрения собственников и топ-менеджера означает понимание эффективности работы каждого структурного подразделения (бизнес-единиц, отделов, должностей), а также понимание прибыльности продуктов и клиентов компании. Благодаря контроллингу «черный ящик» (black box) бизнеса превращается в «светло-серый» (прозрачный на 80%). «Ящик» может быть прозрачным и на 100%, но в абсолютно темной комнате даже одна зажженная свечка обеспечивает 80%-ую прозрачность. Другими словами, 80%-ая прозрачность может быть получена за небольшие деньги, а 100%-ая прозрачность стоит огромных денег (вспомним принцип Парето).

 

Когда руководство компании может каждому ключевому менеджеру показать его личный отчет о прибылях и убытках, появляются неограниченные возможности для развития атмосферы предпринимательства и повышения эффективности работы бизнеса. Компания из совокупности греющих на мягком стуле попу чиновников превращается в стаю голодных до успеха предпринимателей.

Представьте, сколько денег зарабатывают компании, у которых построена такая система!

 

Прозрачность с точки зрения сотрудников означает понимание ими того, в каком направлении развивается компания, как цели одних подразделений связаны с целями других подразделений и компании в целом, и по каким показателям оценивается их работа в компании.
 

В интернете есть история об одном психологическом эксперименте, посвященном аспектам объяснения стратегии сотрудникам. Две абсолютно одинаковые (численность, пол, возраст, образование, национальность и т.п.) группы людей должны были, соревнуясь друг с другом, построить деревянную беседку на даче. В каждой группе был выбран лидер и каждой группе были предоставлены одинаковые ресурсы и инструменты (доски, гвозди, пилы, молотки, лопаты и т.п.).

Разница заключалась в том, что в одной группе всем заранее сказали, что именно нужно построить, а в другой – сказали только лидеру. Причем лидеру второй группы было категорически запрещено информировать остальных членов группы, о том, что именно они строят. Он должен был ставить задачи отдельным исполнителям («копай яму», «разрезай доски на куски длиной 2 м», «прибивай шифер») и координировать процесс. Люди в ходе строительства, разумеется, стали догадываться: «Ага! Мы, кажется, что-то похожее на дачную беседку строим….».
 

Лидер первой группы тоже пользовался теми же командами, что и лидер второй («копай…», «разрезай…», «прибивай…»), но его команда быстрее и качественнее достигла итогового результата. Эксперимент повторяли неоднократно и раз за разом группа, заранее понимавшая, что получится в итоге групповой работы, обгоняла ту, где люди начинали «врубаться» в суть «генеральной линии партии» по ходу процесса…
 

Мораль история проста – люди работают лучше, если им заранее объясняют итоги групповой работы, а не просто ставят локальные задачи и говорят: «Большего тебе знать не надо!». Люди в большинстве своем хотят понимать, как задачи их отдела связаны со стратегией компании в целом и именно это называется прозрачностью стратегии для персонала.
 

Если в компании поставлен процесс объяснения стратегии, то в 3 часа ночи разбуженный начальник склада (директор по логистике, разумеется, тоже) может
 

1) внятно сформулировать суть стратегии компании, в которой он работает

2) четко озвучить задачи возглавляемого им подразделения и сказать, как их выполнение влияет на достижение корпоративных целей

3) безошибочно назвать список показателей, по которым оценивается в компании его работа и с которыми связана его система оплаты труда

Представьте, сколько денег зарабатывают компании, у которых построена такая система!
 

Существует ли типичный контроллер и как он выглядит

Считается, что контроллер в компании играет две основные роли – роль «экономического лоцмана» (по отношению к руководству) и роль «экономической совести» (по отношению к коллегам из других подразделений).
 

Роль «экономического лоцмана» (или «советника«) заключается в том, чтобы помочь капитану (директору) справится с таким сложным процессом, как управление кораблем. В данном случае продукт работы контроллера – это так называемое «второе мнение» («second opinion»). Мнение о том, что происходит в компании сейчас и что с компанией делать дальше. Первое мнение – это мнение топ-менеджера, советником и «спарринг-партнером» которого является контроллер.
 

Вторая роль контроллера – это роль «экономической совести» компании, роль «официального оппонента» для руководителей «нефинансовых» структурных подразделений (маркетинга, производства, закупок, исследований и разработок, IT). Мышление маркетологов, как правило, направлено на то, чтобы много заработать («ориентация на доходы»). Но они редко думают о том, сколько при этом придется потратить и каковы возможные риски. Контроллер, в первую очередь, думает о том, сколько эта инициатива будет стоить («ориентация на затраты»). Компромисс в конфликте «маркетолог-контроллер» помогает компании в итоге оставаться прибыльной (доходы минус расходы). Разумеется, контроллер является оппонентом не только для маркетологов, но и для менеджеров из других функциональных подразделений. При этом – чтобы быть не деструктивным, а конструктивным оппонентом – он должен знать каждый предмет (маркетинг, логистику, производство) хотя бы на «тройку». В противном случае он рискует превратиться в бездумного и бездушного «сушителя» затрат, разрушающего бизнес.
 

Таким образом, цикл контроллинга состоит из 4 последовательных этапов:

1) определение измеряемых целей бизнеса (на уровне компании в целом и на уровне каждого структурного подразделения),

2) разработка бюджетов, необходимых и достаточных для достижения сформулированных целей,

3) учет факта (достижение целей и исполнение бюджета),

4) анализ результатов (сравнение план \ факт).
 

Соответственно, более-менее стандартный список обязанностей контроллера и всегда актуальных для него вопросов выглядит следующим образом:
 

Управление по целям	Бюджетирование	Управленческий учет	Контроль
Участие в разработке стратегии (оценка рисков) Формирование измеримой системы целей для всех структурных подразделений	Составление бюджетов структурных подразделений компании Расчет сценариев и эффективности бизнес-инициатив	Сбор и анализ фактической информации Расчет значений показателей и составление отчетов	Сравнение «план-факт», «факт-факт», «факт-скользящая средняя» и т.п. Построение системы экономической безопасности
«Чем нам грозит эта инициатива?» «Отражает ли наша система показателей нашу стратегию?»	«Что произойдет, если мы не будем это покупать?» «Сможем ли мы сделать это дешевле?»	«Сколько мы заработали и сколько потратили на данный момент?» «Какова прибыльность продуктов и клиентов?»	«Насколько серъезно мы отклонились от намеченного графика и не нужно ли его пересмотреть?» «Нет ли здесь злого умысла?»

Представьте, сколько денег зарабатывают компании, у которых построена такая система!

В ходе недавно проведенного в Германии интервью у топ-менеджеров различных компаний спрашивали, какое структурное подразделение компании, по их мнению, в наиболее значительной степени поспособствует тому, что их компания успешно преодолеет экономический кризис. Вопрос, по сути, аналогичен тому, кто из участников процесса вытягивания репки в известной сказке больше «виноват» в том, что репку все-таки удалось вытянуть?
 

Ответы распределились следующим образом:
 

 
Как видно, большинство немецких менеджеров верят в том, что ключевую роль в прорыве к завтрашнему светлому будущему сыграют функции продаж (35% согласных респондентов) и создания инноваций (28% согласных респондентов). Особых заслуг контроллера при этом не прогнозируется (только 2% респондентов ставят эту функцию на первое место с точки зрения заслуг в «вытаскивании» компании из кризиса). Точка зрения вполне понятная. Германия – это государство-«офис», обладающее инновационной экономикой и вынесшее производство в Юго-Восточную Азию. В большинстве отраслей мы можем найти огромное количество инновационных немецких компаний – Bosch, BMW, Hansgrohe, Rehau, Bayer, SAP, Siemens… Список можно продолжать. Инновационность дополняется эффективно отстроенными процессами. Образно говоря, если из чуть-чуть влажного немецкого полотенца и можно выжать несколько капель воды, то сделать это будет супер-сложно.
 

Другое дело – бизнесы на постсоветском пространстве. За редким исключением все они – настоящее торжество расточительности и основная статья затрат у них – это банальное РАЗГИЛЬДЯЙСТВО. Вот где контроллерам разгуляться можно! Их на эту территорию из Германии вагонами возить надо! И из «полотенец» здесь вода ведрами выжиматься будет!

Причем объективные причины такой ситуации налицо – дикий рост рынков в докризисное «шоколадное» время. Есть такое мнение, что проблемы нужно решать по мере их возникновения. Если у компаний не было проблем с деньгами, то зачем им был контроллинг? Очевидно,что сегодня почти всем контроллинг «резко» понадобился.
 

Пожалуй, ответ на вопрос о потенциальных заслугах различных подразделений применительно к компаниям постсоветского пространства (за редким исключением!) выглядел бы так:
 

Первое место с громадным отрывом займет контроллер — человек, всей душой ненавидящий неэффективность. Это – именно то, что нужно сейчас очень многим компаниям, пережившим этап бурного и хаотичного роста. Второе место достанется HR-менеджеру (хорошему HR-менеджеру!!), роль которого должна заключаться в формировании и поддержании здорового климата внутри компании. Если люди не тратят свою энергию на войны друг с другом и обсуждение решений вышестоящего руководства в курилках , то они будут способны “порвать” в рыночной борьбе любого конкурента. Остальные коллеги (маркетинг, производство, ИТ, …) поделят между собой третье место.

 

Таким образом, контроллинг компании нужен для того, чтобы ДОСТИГАТЬ БОЛЬШИХ РЕЗУЛЬТАТОВ ЗА МЕНЬШИЕ ДЕНЬГИ, а типичный (идеальный?) контроллер очень похож на Тома Хейгена, работавшего на должности CONSIGLIORI (итал. «советник») в организации, которую возглавлял дон Вито Корлеоне (см. роман Марио Пьюзо «Крестный отец»). Том Хейген следил за тем, чтобы в организации свято соблюдались те правила, которые должны свято соблюдаться, а также снабжал босса нужной ему для принятия решения информацией.
 

Представьте, сколько денег зарабатывают компании, у которых построена такая система! 🙂

 

Для участия в семинаре необходимо:

Позвонить в Бизнес-школу ИПМ и сообщить о своем участии.

Тел./факс: (017) 277-04-04 (многоканальный)

(8 029) 3 100 105 (Velcom),

(8 029) 5 100 105 (МТС),

Менеджер программы – Анна Подберезная

 

Контроллеры

Контроллер — это электронное устройство, предназначенное для подключения к магистрали компьютера разных по принципу действия, интерфейсу и конструктивному исполнению периферийных устройств (см. также “Функциональное устройство” и “Шины и интерфейсы”).

К термину “контроллер” очень близок по смыслу другой термин — “адаптер”. Назначение обоих одинаково, но контроллер несколько сложнее: “подразумевается его некоторая активность — способность к самостоятельным действиям после получения команд от обслуживающей его программы. Сложный контроллер может иметь в своем составе и собственный процессор” ¹¹. На уровне рядового пользователя данные понятия практически неразличимы и могут считаться синонимами.

И еще одним похожим устройством является сопроцессор. Сопроцессоры “помогают” основному (центральному) процессору, который исполняет программу, реализовывать сложные специфические функции. Примером может служить графический сопроцессор, выполняющий геометрические построения и обработку графических изображений, — его вполне можно считать графическим контроллером. Несколько особняком стоит математический сопроцессор, который выполняет свои функции “в одиночку”, не управляя никакими внешними устройствами.

Все перечисленные выше устройства служат для уменьшения нагрузки на центральный процессор и повышают общую производительность системы. Значение контроллеров состоит в том, что они освобождают процессор от наиболее медленных функций ввода/вывода информации. Идеи применения специализированных интеллектуальных схем для разгрузки центрального процессора были заложены еще в третьем поколении ЭВМ в больших машинах коллективного пользования IBM-360 (в СССР данное семейство машин известно в качестве “аналога” под именем ЕС ЭВМ). В четвертом поколении возникла технологическая возможность собирать схемы управления в едином кристалле, и появились микроконтроллеры.

В качестве примера на фотографии приведен вид микроконтроллера, располагающегося внутри клавиатуры. Подчеркнем, что еще один контроллер для обслуживания клавиатуры есть в самом компьютере. Кроме того, все устройства ввода/вывода и внешняя память также имеют свои контроллеры.

В состав контроллера, как правило, входят: собственный микропроцессор, ОЗУ, ПЗУ, регистры внешних устройств (через них контроллер взаимодействует с центральным процессором), буферные (согласующие) схемы. В определенном смысле сложный контроллер является упрощенной специализированной ЭВМ.

Чтобы читатели получили некоторое представление о функциях и возможностях современных контроллеров, приведем описание контроллера накопителя на гибких магнитных дисках, которое дается в фундаментальном труде Э.Таненбаума по операционным системам ¹². “Основными командами являются команды read и write (чтение и запись). Каждая из них требует 13 параметров, упакованных в 9 байт. Эти параметры определяют такие элементы, как адрес блока на диске, который нужно прочитать, количество секторов на дорожке, физический режим записи, расстановку промежутков между секторами. Они же сообщают, что делать с меткой адреса данных, которые были удалены. Если вы не можете сразу это осмыслить, не волнуйтесь — полностью это понятно лишь посвященным. Когда выполнение операции завершается, чип контроллера возвращает упакованные в 7 байт 23 параметра, отражающие наличие и типы ошибок”.

Еще боRльшим интеллектом обладает контроллер современного винчестера. Например, он “помнит” все имеющиеся на магнитной поверхности некачественно изготовленные сектора (а их при современной плотности записи избежать не удается!) и способен подменять их резервными, создавая видимость диска, который полностью свободен от дефектов. Или еще один пример. Современные жесткие диски используют технологию S.M.A.R.T. (Self Monitoring Analysis and Report Technology — дословно “технология самоконтроля, анализа и отчета”; кроме того, английское слово “smart” имеет значение “разумный”, “интеллектуальный”). Винчестер, оснащенный такой возможностью, со времени самого первого включения ведет статистику своих параметров, сохраняя ее результаты в некоторой скрытой области диска. Накопленные данные могут помочь специалистам при анализе состояния жесткого диска и условий его эксплуатации.

Методические рекомендации

Курс информатики основной школы

Строго говоря, в Стандарте и Примерной программе не упоминается термин “контроллер”. Тем не менее минимальное представление о контроллерах и их функциях, по нашему мнению, школьникам желательно дать.

Курс информатики в старших классах

Стандарты (базовый и профильный) старших классов содержат вопросы, связанные с архитектурой и организацией современных компьютеров. По-видимому, осветить эти вопросы, не упоминая терминов “адаптер”, “контроллер” и “сопроцессор”, просто невозможно. Изложенный в статье материал можно рассматривать в качестве минимума информации, который следует изложить старшекласснику в рамках рассказа об устройстве современного компьютера.

---

¹¹Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. СПб.: Питер, 2003, 923.

¹²Э.Таненбаум. Современные операционные системы. СПб.: Питер, 2004, 1040 с.

Зачем нужен контроллер? | Магия компьютерных знаний

 Так уж получается, что поколения компьютерной техники сменяются очень быстро, и то, что считалось современным 2 года назад, сейчас уже отсталое и снятое с производства. Но что делать потребителю, который не рассчитывает на замену всего комплекса компьютерных устройств каждые 3 года, а хочет всего лишь новый системный блок, оставляя старый принтер, сканер или TV Tuner, и оказывается, что их порты отсутствуют на новом системном блоке или ноуте, потому что считаются устаревшими? А если наоборот: человек на старый системный блок хочет подцепить современную цифровую камеру или несколько USB устройств, а гнёзд не хватает.
Во всех этих случаях помогают самые разнообразные контроллеры. Они бывают как внешние для ноутов, так и в виде плат, вставляемых в PCI порт стандартного ПК. Контроллер — это переходник и разветвитель, если говорить о нём упрощённо. С помощью 1 платы контроллера на старый ПК можно добавить 4-6 USB портов, одни из которых будут находиться на задней планке ПК, а другие будут внутри блока на самой плате контроллера.
Не всегда купленный контроллер будет совместим с Вашим ПК и вполне возможно, что придется его подбирать, меняя на контроллер другого производителя, иначе ПК будет зависать и вытворять другие неприятные вещи.

На большинстве ПК также отсутствует порт 1398, на самом деле тоже являющийся частью USB и используемый многими производителями видеокамер для их подключения к ПК. Такой порт часто используется в контроллерах разветвителях USB совместно с стандартными портами USB.
Также на практически всех современных ПК отсутствует порт LPT, используемый большинством моделей устаревших, но до сих пор работающих, принтеров. Для использования этих портов тоже существуют вставляемые в порт PCI контроллеры, а также внешние контроллеры — переходники с LPT на USB (правда, не всегда срабатывающие).
Так же  не забудьте о других переходниках с интерфейсом USB. Это переходники PCI- LPT для настольного ПК или PCMCIA LPT для ноутбука.

 

 

 

 

 

Model-View-Controller — Википедия

Модель Представление Контроллер
Model-View-Controller
Структура	Модель Контроллер Представление
Описан в Design Patterns	Нет

Model-View-Controller (MVC, «Модель-Представление-Контроллер», «Модель-Вид-Контроллер») — схема разделения данных приложения, пользовательского интерфейса и управляющей логики на три отдельных компонента: модель, представление и контроллер — таким образом, что модификация каждого компонента может осуществляться независимо^[1].

• Модель (Model) предоставляет данные и реагирует на команды контроллера, изменяя своё состояние^[1].
• Представление (View) отвечает за отображение данных модели пользователю, реагируя на изменения модели^[1].
• Контроллер (Controller) интерпретирует действия пользователя, оповещая модель о необходимости изменений^[1].

Концепция MVC была описана Трюгве Реенскаугом в 1978 году^[1][2], работавшем в научно-исследовательском центре «Xerox PARC» над языком программирования «Smalltalk». Позже, Стив Бурбек реализовал шаблон в Smalltalk-80^[1][3][4].

Окончательная версия концепции MVC была опубликована лишь в 1988 году в журнале Technology Object^[en][5].

Впоследствии шаблон проектирования стал эволюционировать. Например, была представлена иерархическая версия HMVC; MVA^[en], MVVM^[6][7][4].

Дальнейший виток популярности привнесло развитие фреймворков, ориентированных на быструю развёртку, на языках Python и Ruby, Django и Ruby on Rails соответственно. На момент 2017 года, фреймворки с MVC заняли заметные позиции по отношению к остальным фреймворкам без этого шаблона^[8].

Различия описания концепции шаблона[править | править код]

С развитием объектно-ориентированного программирования и понятия о шаблонах проектирования — был создан ряд модификаций концепции MVC, которые при реализации у разных авторов могут отличаться от оригинальной. Так, например, Эриан Верми в 2004 году описал пример обобщённого MVC^[9].

В предисловии к диссертации «Naked objects» Ричарда Поусона (Richard Pawson), — Трюгве Реенскауг упоминает свою неопубликованную наиболее раннюю версию MVC, согласно которой^[10]:

• Модель относилась к «разуму» пользователя;
• Под представлением имелся в виду редактор, позволяющий пользователю просматривать и обновлять информацию;
• Контроллер являлся инструментом для связывания представлений воедино и применялся пользователем для решения его задач.

Основная цель применения этой концепции состоит в отделении бизнес-логики (модели) от её визуализации (представления, вида). За счёт такого разделения повышается возможность повторного использования кода. Наиболее полезно применение данной концепции в тех случаях, когда пользователь должен видеть те же самые данные одновременно в различных контекстах и/или с различных точек зрения. В частности, выполняются следующие задачи:

1. К одной модели можно присоединить несколько видов, при этом не затрагивая реализацию модели. Например, некоторые данные могут быть одновременно представлены в виде электронной таблицы, гистограммы и круговой диаграммы;
2. Не затрагивая реализацию видов, можно изменить реакции на действия пользователя (нажатие мышью на кнопке, ввод данных) — для этого достаточно использовать другой контроллер;
3. Ряд разработчиков специализируется только в одной из областей: либо разрабатывают графический интерфейс, либо разрабатывают бизнес-логику. Поэтому возможно добиться того, что программисты, занимающиеся разработкой бизнес-логики (модели), вообще не будут осведомлены о том, какое представление будет использоваться.

Концепция MVC позволяет разделить модель, представление и контроллер на три отдельных компонента:

Модель[править | править код]

Модель предоставляет данные и методы работы с ними: запросы в базу данных, проверка на корректность. Модель не зависит от представления (не знает как данные визуализировать) и контроллера (не имеет точек взаимодействия с пользователем) , просто предоставляя доступ к данным и управлению ими.

Модель строится таким образом, чтобы отвечать на запросы, изменяя своё состояние, при этом может быть встроено уведомление «наблюдателей».

Модель, за счёт независимости от визуального представления, может иметь несколько различных представлений для одной «модели».

Представление[править | править код]

Представление отвечает за получение необходимых данных из модели и отправляет их пользователю. Представление не обрабатывает введённые данные пользователя ^[11].

Контроллер[править | править код]

Контроллер обеспечивает «связь» между пользователем и системой. Контролирует и направляет данные от пользователя к системе и наоборот. Использует модель и представление для реализации необходимого действия.

Функциональные возможности и расхождения[править | править код]

Поскольку MVC не имеет строгой реализации, то реализован он может быть по-разному. Нет общепринятого определения, где должна располагаться бизнес-логика. Она может находиться как в контроллере, так и в модели. В последнем случае, модель будет содержать все бизнес-объекты со всеми данными и функциями.

Некоторые фреймворки жестко задают где должна располагаться бизнес-логика, другие не имеют таких правил.

Также не указано, где должна находиться проверка введённых пользователем данных. Простая валидация может встречаться даже в представлении, но чаще они встречаются в контроллере или модели.

Интернационализация и форматирование данных также не имеет четких указаний по расположению.

Для реализации схемы «Model-View-Controller» используется достаточно большое число шаблонов проектирования (в зависимости от сложности архитектурного решения), основные из которых — «наблюдатель», «стратегия», «компоновщик»^[12].

Наиболее типичная реализация — в которой представление отделено от модели путём установления между ними протокола взаимодействия, использующего «аппарат событий» (обозначение «событиями» определённых ситуаций, возникающих в ходе выполнения программы, — и рассылка уведомлений о них всем тем, кто подписался на получение): при каждом особом изменении внутренних данных в модели (обозначенном как «событие»), она оповещает о нём те зависящие от неё представления, которые подписаны на получение такого оповещения — и представление обновляется. Так используется шаблон «наблюдатель».

При обработке реакции пользователя — представление выбирает, в зависимости от реакции, нужный контроллер, который обеспечит ту или иную связь с моделью. Для этого используется шаблон «стратегия», или вместо этого может быть модификация с использованием шаблона «команда».

Для возможности однотипного обращения с подобъектами сложно-составного иерархического вида — может использоваться шаблон «компоновщик». Кроме того, могут использоваться и другие шаблоны проектирования — например, «фабричный метод», который позволит задать по умолчанию тип контроллера для соответствующего вида.

Начинающие программисты очень часто трактуют архитектурную модель MVC как пассивную модель^{[неизвестный термин]} MVC: модель выступает исключительно совокупностью функций для доступа к данным, а контроллер содержит бизнес-логику. В результате — код моделей по факту является средством получения данных из СУБД, а контроллер — типичным модулем, наполненным бизнес-логикой. В результате такого понимания — MVC-разработчики стали писать код, который Pádraic Brady (известный в кругах сообщества «Zend Framework») охарактеризовал как «ТТУК» («Толстые, тупые, уродливые контроллеры»; Fat Stupid Ugly Controllers):

Среднестатистический ТТУК получал данные из БД (используя уровень абстракции базы данных, делая вид, что это модель) или манипулировал, проверял, записывал, а также передавал данные в Представление. Такой подход стал очень популярен потому, что использование таких контроллеров похоже на классическую практику использования отдельного php-файла для каждой страницы приложения.

Но в объектно-ориентированном программировании используется^[кем?] активная модель^{[неизвестный термин]} MVC, где модель — это не только совокупность кода доступа к данным и СУБД, но и вся бизнес-логика; также, модели могут инкапсулировать в себе другие модели. Контроллеры же, — как элементы информационной системы, — ответственны лишь за:

• приём запроса от пользователя;
• анализ запроса;
• выбор следующего действия системы, соответственно результатам анализа (например, передача запроса другим элементам системы).

Только в этом случае контроллер становится «тонким» и выполняет исключительно функцию связующего звена (glue layer) между отдельными компонентами информационной системы.

1. ↑ ^{1 2 3 4 5 6} Обобщённый Model-View-Controller, 2007.
2. ↑ Trygve M. H. Reenskaug/MVC XEROX PARC 1978-79
3. ↑ Стив Бурбек. [http://www.itu.dk/courses/VOP/E2005/VOP2005E/8_mvc_krasner_and_pope.pdf A Description of the Model-View-Controller User Interface Paradigm in the Smalltalk-80 System]. Архивировано 21 сентября 2010 года.
4. ↑ ^{1 2} В. А. Савельев. Программирование Приложений в Smalltalk-80™: Как использовать Model-View-Controller (MVC).
5. ↑ A cookbook for using the model-view controller user interface paradigm in Smalltalk-80, A Description of the Model-View-Controller User Interface Paradigm in the Smalltalk-80 System (перевод В. А. Савельев)
6. ↑ A cookbook for using the model-view controller user interface paradigm in Smalltalk-80 (неопр.).
7. ↑ Стив Бурбек. [http://www.itu.dk/courses/VOP/E2005/VOP2005E/8_mvc_krasner_and_pope.pdf A Description of the Model-View-Controller User Interface Paradigm in the Smalltalk-80 System]. Архивировано 21 сентября 2010 года.
8. ↑ hotframeworks
9. ↑ Vermeij. Arjan A Generic MVC Model in Java 2004
10. ↑ Richard Pawson Naked objects Архивировано 28 октября 2015 года., PhD dissertation, University of Dublin, Trinity College, 2004
11. ↑ Toni Sellarès, «The Model View Controller: a Composed Pattern.»
12. ↑ Э. Гамма, Р. Хелм, Р. Джонсон, Дж. Влиссидес. Приёмы объектно-ориентированного проектирования. Паттерны проектирования 2001

• Адам Фримен. ASP.NET MVC 4 с примерами на C# 5.0 для профессионалов, 4-е издание = Pro ASP.NET MVC 4, 4th edition. — М.: «Вильямс», 2013. — 688 с. — ISBN 978-5-8459-1867-3.
• Джесс Чедвик и др. ASP.NET MVC 4: разработка реальных веб-приложений с помощью ASP.NET MVC = Programming ASP.NET MVC 4: Developing Real-World Web Applications with ASP.NET MVC. — М.: «Вильямс», 2013. — 432 с. — ISBN 978-5-8459-1841-3.
• Сергей Рогачев. Обобщённый Model-View-Controller // rsdn.org. — 2007.