Программное обеспечение – совокупность программ системы обработки информации и программных документов, необходимых для эксплуатации этих программ.

Программное обеспечение принято подразделять:

· по назначению на системное программное обеспечение, прикладное и инструментальное;

· по способу распространения и использования на несвободное/закрытое, открытое и свободное.

Системное программное обеспечение – это комплекс программ, которые обеспечивают эффективное управление компонентами вычислительной системы, такими как процессор, оперативная память, каналы ввода-вывода, сетевое оборудование, выступая как «межслойный интерфейс» с одной стороны которого аппаратура, а с другой приложения пользователя. В отличие от прикладного программного обеспечения, системное не решает конкретные прикладные задачи, а лишь обеспечивает работу других программ, управляет аппаратными ресурсами вычислительной системы и т.д.

Прикладное программное обеспечение – это прикладная программа, предназначенная для выполнения определенных пользовательских задач и рассчитанная на непосредственное взаимодействие с пользователем. В большинстве операционных систем прикладные программы не могут обращаться к ресурсам компьютера напрямую, а взаимодействуют с оборудованием и прочим посредством операционной системы.

Инструментальное программное обеспечение – программное обеспечение, предназначенное для использования в ходе проектирования, разработки и сопровождения программ. Обычно этот термин применяется для акцентирования отличия данного класса ПО от прикладного и системного программных обеспечений.

Несвободное/закрытое (проприета́рное) программное обеспечение — программное обеспечение, являющееся частной собственностью авторов или правообладателей. Правообладатель такого ПО сохраняет за собой монополию на его использование, копирование и модификацию, полностью или в существенных моментах.

Открытое программное обеспечение — программное обеспечение с открытым исходным кодом. Исходный код таких программ доступен для просмотра, изучения и изменения, что позволяет пользователю принять участие в доработке самой открытой программы. Использовать этот код для создания новых программ и исправления в них ошибок – через заимствование исходного кода, если это позволяет лицензия, или через изучение использованных алгоритмов, структур данных, технологий, методик и интерфейсов (поскольку исходный код может существенно дополнять документацию, а при отсутствии таковой сам служит документацией). «Открытая» лицензия не требует, чтобы открытое ПО предоставлялось бесплатно. Тем не менее, многие из наиболее успешных проектов открытого ПО – бесплатны.

Свободное программное обеспечение может распространяться, устанавливаться и использоваться на любых компьютерах дома, в офисах, школах, вузах, а также коммерческих и государственных учреждениях без ограничений.

В учебном процессе Томского политехнического университета используется более сотни программных продуктов.В их число входят популярные офисные продукты (Word, Excel, PowerPoint, Corel Draw, Photoshop). Системы автоматизированного проектирования общего назначения (AutoCad, P-CAD, Accel EDA, Electronic Workbench, Microcap и др.), узкоспециализированные CADы и моделирующие программы (Code Composer Studio, Mustang, Dakkar, TKZ3000, Genie и др.), математические продукты (MathCAD, Matlab), системы программирования (Delphi, Builder C++ и др.). Разработанные непосредственно для учебного процесса прикладные программы для моделирования и расчета процессов в электротехнике, электромеханике и электроэнергетике.

Технические средства автоматизации

«Техника нашего времени характеризуется использованием сложных комплексных систем, в которых переплетаются многочисленные и разнообразные материальные, энергетические и информационные потоки, требующие координации, управления и регулирования с быстротой и точностью, которые недостижимы для внимания и памяти человека» [Н. Винер].

Реализация таких задач управления возможна только с использованием технических средств автоматизации на базе вычислительной техники. Развитие компьютерных систем промышленной автоматизации (автоматизированных систем управления технологическими процессами –АСУ ТП) связано с успехами в микроэлектронике, с появлением микропроцессоров, с построением на их основе систем управления и создания принципиально новых технических средств автоматизации. Микропроцессоры стали входить в состав отдельных средств автоматики и контроля. Цифровая передача данных между отдельными устройствами сделала вычислительную сеть основой построения систем управления. Системы управления технологическим процессом новой структуры, предусматривающей цифровую связь между отдельными устройствами обработки данных, получили название децентрализованных или распределенных АСУ ТП (РАСУ ТП).

Технические средства автоматизации (ТСА) – это устройства и приборы, которые могут, как сами являться средствами автоматизации, так и входить в состав программно-аппаратного комплекса. Системы обеспечения безопасности на современном предприятии включают в свой состав технические средства автоматизации. Наиболее часто ТСА – это базовый элемент системы комплексной безопасности.

При создании современных АСУ ТП наблюдается мировая интеграция и унификация технических решений. Основное требование современных систем управления – это открытость системы. Система считается открытой, если для нее определены и описаны используемые форматы данных и процедурный интерфейс, что позволяет подключить к ней «внешние» независимо разработанные компоненты. Архитектура IBM PC занимает ведущее место в области автоматизации. За последние годы рынок технических средств автоматизации существенно изменился. создано много отечественных фирм, выпускающих средства и системы автоматизации.

Автоматизация большинства технологических процессов осуществляется на базе универсальных микропроцессорных контроллерных средств, которые в России получили название программно-технических комплексов (ПТК).

Программно-технические комплексы представляют собой совокупность микропроцессорных средств автоматизации (микропроцессорных контроллеров, устройств связи с объектом УСО), дисплейных пультов оператора и серверов различного назначения, промышленных сетей, которые позволяют связать перечисленные компоненты, программного обеспечения контроллеров и дисплейных пультов оператора. ПТК предназначены, в первую очередь, для создания распределенных систем управления технологическими процессами различной информационной мощности (от десятков входных/выходных сигналов до сотни тысяч) в самых разных отраслях промышленности.

Для работы (ПТК) разрабатываются системное и прикладное программные обеспечения.

Системное программное обеспечение составляют операционные системы реального времени (ОС РВ) контроллеров и рабочих станций (пультов оператора). В отличие от обычных (офисных) систем операционные системы реального времени обеспечивают гарантированное время доступа к компьютерным ресурсам. Они обеспечивают реакцию системы на незапланированные внешние события и способны поддерживать быстротекущие технологические процессы (порядка милли- и микросекунд).

Прикладное программное обеспечение (ППО) подразделяется на [6]:

· ППО контроллеров: непроцедурные технологические языки, позволяющие легко реализовывать логические операции; конфигуратор и библиотека программных модулей (модули математических функций, первичной обработки информации, регулирования). Особенностями ППО контроллеров являются: простота использования технологических языков; наличие в библиотеке модулей современных совершенных алгоритмов (алгоритмы самонастройки регуляторов, адаптивного управления, нечеткого регулятора и др.). Некоторые контроллеры могут исполнять программы, написанные на языках высокого уровня (C, Pascal, VB).

· ППО пультов операторов, включаемые в ПТК по желанию заказчика пакеты прикладных программ как общего назначения (статистическая обработка информации, экспертная система поддержки принятия управленческих решений и т.п.), так и объектного (рациональное, а иногда оптимальное управление типовыми процессами).