Нагрузочный расчет процессора ПЛК

[Belyash_k]

Добрый день, уважаемые коллеги!
Имеется задача составить документ: "Нагрузочный расчет, подтверждающий способность центрального процессора (ЦП) контроллера обеспечить выполнение всех функций ПТК при максимальной загрузке не более 70%, при средней загрузке ЦП 60% и менее".
Проблема в том, что не понятно за что хвататься и с чего начинать сам расчет.
Прошу подсказать, может есть какие-либо формулы, по которым можно провести расчет, либо указать на иные реурсы которые могут помочь.
Вообще была идея запускать по одному програмному блоку на ПЛК, смотреть на сколько он нагружает CPU, а далее, при полностью написанной конфигурации, просто умножать полученное значение на количество используемых тех или иных программных блоков.

[UNTK_RAA]

В характеристиках контроллера указывается время выполнения логической операции. Время выполнения напрямую зависит от типа переменных.

Как в программе подсчитать количество операций? Если операций много? Если циклы?

[Михайло]

Ну так если процессор нагружен нагрузкой не более 100%, то он свою задачу выполняет. Может он чужие задачи еще должен выполнять или не выполнять?.. Коммуникационные процессоры, например, аппаратные обработчики еще... Про что расчет?

[Sergy6661]

обеспечить выполнение всех функций ПТК при максимальной загрузке не более 70%, при средней загрузке ЦП 60% и менее".
Проблема в том, что не понятно за что хвататься и с чего начинать сам расчет.

Соболезную. Тоже попадались подобные полнобредовые требования по подбору платформы ПЛК, но расчет не потребовался, т.к по другим требованиям "резервирование ЦП и модулей ввода-вывода" ставим Семена S7-400H+резервированная периферия и...все, все довольны, верещат от восторга.

В характеристиках контроллера указывается время выполнения логической операции. Время выполнения напрямую зависит от типа переменных.

Ну...время, длительность цикла увеличить и все, ЦП справляется, соответственно этим параметром (длительность цикла) можно регулировать загрузку ЦП, я так делаю при тестировании, при помощи цикла с изменяемым количеством повторов подгружаю ЦП ПЛК.

З.Ы Могу предложить только придумать какую-нибудь бредовую формулу, в которой будет кол-во сигналов ввода-вывода, какой-нибудь коэффициент сложности и как-то это перемножить-поделить, получить какую-нибудь хрень и написать- "В связи с вышеизложенным загрузка ЦП не превышает 45%, бла-бла-бла" . Бредовым требованиям зачастую может соответствовать только бред.

Так вот в учебниках для высшей школы формула какая-нибудь какого-нибудь Лапника-Шляйхера, а в ней несколько этажей и пара-тройка коэффициентов, которые "подбираются" и подобрать можно все, что угодно и для чего угодно и ценность этого стремится к 0.

[keysansa]

Ну так если процессор нагружен нагрузкой не более 100%, то он свою задачу выполняет. Может он чужие задачи еще должен выполнять или не выполнять?.. Коммуникационные процессоры, например, аппаратные обработчики еще... Про что расчет?

Нагрузка. близкая к 100%. при использовании ST, LD, например, не является допустимой, так как в некоторых случаях может привести к превышению времени выполнения.

Отправлено спустя 2 минуты 21 секунду:

Имеется задача составить документ: "Нагрузочный расчет, подтверждающий способность центрального процессора (ЦП) контроллера обеспечить выполнение всех функций ПТК при максимальной загрузке не более 70%, при средней загрузке ЦП 60% и менее".
Проблема в том, что не понятно за что хвататься и с чего начинать сам расчет.
Прошу подсказать, может есть какие-либо формулы, по которым можно провести расчет, либо указать на иные реурсы которые могут помочь.

Такой документ, должен формироватся исходя из хорошего ТЗ.

Вообще была идея запускать по одному програмному блоку на ПЛК, смотреть на сколько он нагружает CPU

Ну, раз у вас есть все модули, и все работоспособно, то, по моему, это быстрее считается, чем пишется на форуме )

[VADR]

А что за контроллер имеется в виду? Вот, к примеру, взял наугад сименсовский SIMATIC S7-1500, CPU 1511-1 PN. Со страницы описания на сайте: ссылка на лист технических данных. В нём - такой вот пункт:

Время обработки ЦП
нормальное время операций побитовой обработки 60 ns
нормальное время операций со словами 72 ns
нормальное время выполнения операций арифметики с фиксированной точкой 96 ns
нормальное время выполнения операций с плавающей точкой 384 ns

Берём программу, конвертим в ST (конвертится оно вообще в этих контроллерах?), подсчитываем количество операций разных типов, дальше - арифметика (и тут очень хорошо, если в программе нет циклов, условных переходов и прочих конструкций, меняющих ход алгоритма и количество операций за цикл). Муторно, да. Но если это требуется по ТЗ и оплачивается по договору - значит, надо сделать.

[keysansa]

если в программе нет циклов, условных переходов и прочих конструкций, меняющих ход алгоритма и количество операций за цикл

Это заложено в условии у ТС (70%) ИМХО.

[yoos86]

Что то постановка задачи звучит как дичь какая то. ПЛК это же не винда на ПК и даже не линукс, это как бы устройство реального времени, у него CPU при любом раскладе молотит 100%. А нагрузка это сколько времени занимает выполнение кода (т.е.) вбитого в "main" функцию за рабочий цикл, и по идее - превышение определённого лимита этого времени должно вообще вызывать исключение (если уж сильно надо % ,этот временной предел можно взять за 100%).

[keysansa]

это как бы устройство реального времени, у него CPU при любом раскладе молотит 100%.

Это почему? У вас есть 10 задач с циклом 100мс. В каждой из них:
INT A:= A +1;
В нормальном контроллере 10 шт А, будут каждые 100мс увеличиваться на 1.
Что делать контроллеру все остальное время, что бы быть загруженным на 100%?

[yoos86]

это как бы устройство реального времени, у него CPU при любом раскладе молотит 100%.

Это почему? У вас есть 10 задач с циклом 100мс. В каждой из них:
INT A:= A +1;
В нормальном контроллере 10 шт А, будут каждые 100мс увеличиваться на 1.
Что делать контроллеру все остальное время, что бы быть загруженным на 100%?

Почему 100мс ? Насколько я знаю системы реального времени не делают sleep, а только сверяют значение таймера. Значит все задачи на 100мс, будут сделаны за 1мс, а результат возвращен еще через 99мс.

[keysansa]

реального

Почему 100мс ? Насколько я знаю системы реального времени не делают sleep, а только сверяют значение таймера. Значит все задачи на 100мс, будут сделаны за 1мс, а результат возвращен еще через 99мс.

100мс были выбраны для примера
Да, вы почти правы. sleep() в С на разных реализациях разные (прошу прощения, перечитывал, лучше фраза не получилась).
Я не скажу, что, например, Mitsubishi FX, или OMRON C1P "засыпают" в "свободное" время, но точно знаю, что контроллеры, использующие RtOs и прочие контроллеры на ядре *nix используют эту функцию после обмена с менеджером В/В.

[Jackson]

начит все задачи на 100мс, будут сделаны за 1мс, а результат возвращен еще через 99мс

100мс были выбраны для примера

Как и 1 мс. И именно эти 1 мс и надо рассчитать.
Как делать - не представляю, потому то есть ещё ОС, которая тоже загружает проц, и загрузка эта зависит от выполняемой задачи.
Да и не считает это по факту так серьёзно никто, а в готовых ПЛК есть готовый софт, который сам оценит Ваш код и расскажет, за какое время он выполнится, а насколько при этом бует загружен проц - никому неинтересно, потому что главное задачу выполнить вовремя, а не проц загрузить/разгрузить.
А если это не ПЛК с таким софтом, то этот вопрос надо задавать уже не здесь, а производителю железа и ОС под него, а может и автора компилятора под эту ОС. Ибо зависит от них и отфонарно не считается.

В задаче как говорится:

"Нагрузочный расчет, подтверждающий способность центрального процессора (ЦП) контроллера обеспечить выполнение всех функций ПТК при максимальной загрузке не более 70%, при средней загрузке ЦП 60% и менее"

Скажите пожалуйста, Вы не из военной конторы случайно? Что за железо? ОС какая? Прикладной код на чём написан? Написан ли он вообще? Что за изделие где это столь критично?

И в общем задание это мне кажется бредовым, потому что проц обычно и так загружен на 100% всё время пока включен, но нужно зачем-то это ограничить до 70%. Зачем? И главное - как? Напряжение питания ему понизить на 30%? И не менее интересный вопрос: а что такое эти 60% и 70%, это проценты чего? Если кто-то насмотрелся диаграмм в диспетчере задач, то там хоть и написано "загрузка ЦП", но коротко, а полностью это звучит как "использование вычислительных ресурсов операционной системой", то есть ОС сама оценила свои возможности и сообщает, какую часть из них она по милости всех выполняемых в ней задач (в том числе и своих собственных) сожрала. И сами эти возможности непостоянны.

А ответы на все эти вопросы сильно зависят от железа, от ОС, от кода, от самой задачи.

Короче, нет готовых формул. От железа и ОС надо плясать, а про них лучше всего знают их производители.

В характеристиках контроллера указывается время выполнения логической операции

Это если ПЛК. А если нет?

Всё это выше - риторическое для меня, специально ответ давать не надо.

[keysansa]

Как делать - не представляю, потому то есть ещё ОС, которая тоже загружает проц, и загрузка эта зависит от выполняемой задачи.
Да и не считает это по факту так серьёзно никто, а в готовых ПЛК есть готовый софт, который сам оценит Ваш код и расскажет, за какое время он выполнится, а насколько при этом бует загружен проц - никому неинтересно, потому что главное задачу выполнить вовремя, а не проц загрузить/разгрузить.

Вы не представляете себе концепцию rtos. Есть ОС. Есть задачи PLC. Их надо разделить во времени, но PLC отдать жесткий тайминг.
Системы по разному решают эту задачу.
Некоторые отказываются от ОС. И все отдают PLC (Mitsubishi, Omron, Siemens 200).
Некоторые создают ядро, которое отдают PLC все время, остатки отдают ОС (B&R, rtos в Windows, UNIX).
Особо требовательные задачи обрабатываются HW прерываниями.

Отправлено спустя 8 минут 47 секунд:

Скажите пожалуйста, Вы не из военной конторы случайно? Что за железо? ОС какая? Прикладной код на чём написан? Написан ли он вообще? Что за изделие где это столь критично?

Задача выбора контроллера под техпроцесс. Вы сами как выбираете? Как обосновываете?

[Jackson]

Вы не представляете себе концепцию rtos

Прекрасно представляю.
А с чего Вы взяли что речь идёт о RTOS ? Речь вообще ни о чём не идёт, потому что автор ничего не уточнил до сих пор и даже не объявился. Смысл в этой дискуссии?

[keysansa]

Вы не представляете себе концепцию rtos

Прекрасно представляю.
А с чего Вы взяли что речь идёт о RTOS ? Речь вообще ни о чём не идёт, потому что автор ничего не уточнил до сих пор и даже не объявился. Смысл в этой дискуссии?

ИЗ ТЗ автора. У него есть % времени. Это только с помощью RTOS можно гарантировать.

ЗЫ. Но в целом - согласен, автор пропал и конкретики нет.

[Jackson]

ИЗ ТЗ автора. У него есть % времени. Это только с помощью RTOS можно гарантировать.

И не факт что в ПО автора это как-то гарантировано. :) Я ж не зря про войну спросил, там многого и не спросишь - секретность же. Как раз на это и похоже.

[+] бывает

таких запросов порой много получаю, типа "как работает ваше вот это", причем очень глубоко копают, начинаешь уточнять а как включено, в каком режиме, что за объект вообще - в ответ тишина, но на исходный вопрос им ответ дай.

Вообще была идея запускать по одному програмному блоку на ПЛК, смотреть на сколько он нагружает CPU, а далее, при полностью написанной конфигурации, просто умножать полученное значение на количество используемых тех или иных программных блоков.

У автора вообще с конкретикой сложно. Ибо по частям он загрузку ЦП замерит (каким инструментом, хотелось бы знать), а если два программных блока параллельно а не последовательно - загрузка не будет равна сумме двух отдельных загрузок. :) И надо точно знать, как компилятор соберёт код, где он решит процессы запустить параллельно, где последовательно. Ибо при таком подходе автор поделит ПО на свои блоки по-своему, а компилятор потом решит совсем по-другому, и всей этой затее грош-цена получится. Слишком много неизвестных.

Раз сразу готовых ответов не нашлось - значит искать надо не здесь.