Уникальный «Импульс» | История ИТ в Украине

Уникальный «Импульс»

В 60-е годы прошлого века на базе скромного Лисичанского филиала Московского СКБ, предназначенного для компьютерной автоматизации Лисичанского химкомбината, на Донбассе в городе Северодонецк появился центр промышленной системотехники - научно-производственное объединение (НПО) “Импульс”. Эта мощная организация обеспечивала разработку и создание тысяч управляющих систем, созданных в 60-80-е годы в СССР. Здесь были разработаны информационно-управляющая система «Автодиспетчер» для контроля аммиачного и спиртового производства, первая в СССР система массового резервирования мест на авиалиниях Аэрофлота «Сирена», электронная система судейства для Олимпийских игр в Москве и др.
EVM_Impuls

Биография:

Novokhatnii
Новохатний Андрей Александрович

Создание в СССР управляющей вычислительной техники началось с потребности: огромный химический комплекс нуждался в автоматизации технологического процесса. Так возникло объединение трех учреждений: филиала московского конструкторского бюро СКБ-245 (НИИ управляющих вычислительных машин), крупнейшего в то время в мире Лисичанского химкомбината и Северодонецкого приборостроительного завода (СПЗ). Объединение сначала называлось научно-исследовательский институт управляющих вычислительных машин (НИИ УВМ), затем переросло в научно-производственное объединение НПО «Импульс».

Выдающуюся роль в становлении НПО «Импульс» сыграли директор филиала Андрей Александрович Новохатний и его заместитель Владислав Васильевич Резанов – научный руководитель выполняемых работ.

В основу научно-технической политики они сразу же положили идею создания серийно-способных средств управляющей вычислительной техники для различных (не только химических) объектов автоматизации. На ее основе под руководством Резанова была в дальнейшем разработана и реализована концепция единой, функционально полной агрегатной (модульной) системы. Концепция предусматривала возможность проектной компоновки как технических, так и программных средств для многоуровневых систем управления процессами любой сложности и назначения.

Сюда включались и устройства связи с объектом (УСО), обеспечивающие считывание данных о процессе, передачу их для обработки в вычислительную машину и выдачу сигналов для управления исполнительными механизмами. Такой подход существовал в течение более тридцати лет и полностью себя оправдал, поскольку обеспечил создание полного комплекса средств системотехники, т.е. средств построения самых различных информационно-управляющих систем для любых технологических процессов и объектов энергетики.

Небольшая группа ведущих специалистов «Импульса» сумела собрать и сплотить вокруг себя многотысячный коллектив единомышленников. Они были увлечены одной идеей – созданием и постоянным совершенствованием средств компьютерной автоматизации технологических процессов и объектов энергетики (в том числе таких ответственных и сложных, как атомные станции).

В 50-е годы вычислительная техника еще была экзотикой, единичные экземпляры ЭВМ создавались в секретных  лабораториях, как говорится, с нуля. Первая серийно производимая на территории СССР ЭВМ "Урал-1" еще едва только стала выпускаться в городе Пензе. Какой-либо информации о мировом опыте компьютерной автоматизации технологических процессов практически не было. Понятие о программном управлении еще только складывалось, а средства промышленной автоматики базировались на аналоговой вычислительной технике, использующей электромеханические и пневматические устройства. Естественно, стандартных промышленных датчиков, характеризующих параметры физических и химических процессов, а также стандартных исполнительных органов еще не было. Перед коллективом филиала встал вопрос: что автоматизировать, зачем и с помощью каких технических средств?

Базовыми производствами на Лисичанском химическом комбинате были производство аммиака и азотной кислоты. Специалисты Северодонецкого центра начали ознакомление с основных технологических процессов аммиачного производства. Прежде всего, был составлен (в первом приближении) алгоритм управления, что позволило определить параметры управляющей машины. Идея строить ее на электронных лампах была отвергнута сразу из-за ненадежности элементной базы, а использование полупроводниковой техники только начиналось. Палочкой-выручалочкой стала система трехтактных феррит-диодных элементов, созданных в лаборатории профессора Л.И.Гутенмахера во Всесоюзном НИИ технической информации (Москва). Позже они были усовершенствованы в Пензенском филиале СКБ-245.

С 1965 года началась опытная эксплуатация первой информационно-управляющей системы, получившая название «Автодиспетчер». В 1967 году она была введена в круглосуточную эксплуатацию и проработала на комбинате более 24 лет. Система позволяла контролировать работу аммиачного и спиртового производств, выполняла логический анализ нарушений технологических процессов, вела автоматический учет сырьевых потоков и расчет технико-экономических показателей каждого цеха и производства в целом. Устройство связи с объектом системы «Автодиспетчер» представляло комбинированную телемеханическую подсистему, позволяющую осуществлять измерение 360 мгновенных значений параметров, 120 интегральных значений параметров, 360 двухпозиционных сигналов с циклом 20 сек, 200 мгновенных 2-х позиционных сигналов.

Вычислительная часть «Автодиспетчера» была построена на феррит-диодных логических элементах, имела ферритовое запоминающее устройство на 1860 двадцатиразрядных чисел, ферритовое пассивное запоминающее устройство емкостью 5632 двадцатиразрядных чисел. Арифметическое устройство оперировало 18 разрядными числами с фиксированной запятой. Система команд была одноадресная, количество операций – 28. Работа в этот период осуществлялась по фиксированной программе, написанной в машинных командах.

Одновременно с созданием системы «Автодиспетчер» параллельно выполнялась разработка управляющей машины «Автооператор» для так называемого прямого цифрового управления. Впервые в Украине и Советском Союзе эта специализированная машина была рассчитана на прямое цифровое регулирование, когда одна машина управляет непосредственно через исполнительное устройство рядом процессов.

Следующим этапом автоматизации производства на Лисичанском заводе стало создание трехуровневой системы технических средств для оперативного управления сложными производствами СОУ-1. Она была рассчитана на серийное производство. Структура и архитектура данной системы опережали свое время, а в ее состав входили три машины.

Машина первичной переработки информации (МППИ) предназначалась для сбора, нормализации и первичной переработки информации, выдачи и регистрации мгновенных и расчетных значений параметров управляемого процесса, а также тенденций их изменения местному оперативному персоналу. По существу это был в современной терминологии промышленный контроллер.

Для второго уровня управления предназначалась управляющая машина УМ-1. В ее состав входили модульные устройства связи с объектом УСО, ориентированные на прием и выдачу стандартных сигналов Государственной системы приборов. Вычислительная часть машины УМ-1 была построена на феррит-диодных элементах, имела ферритовые модульные оперативные и постоянные запоминающие устройства (соответственно 1024 слова х 4 и 2048 слова х 3). Она выполняла 30 арифметических и логических операций над 21 разрядными двоичными числами с фиксированной запятой со скоростью 900 опер/сек. Отличительной особенностью машины было наличие системы прерывания, которая обеспечивала выполнение 16 различных, не связанных между собой программ с автоматическим выбором наиболее важного и сложного запроса по заданному приоритету. Управляющая машина УМ-1 была одной из первых промышленных мультипрограммных машин. Благодаря этому свойству удалось создать программное обеспечение, выполняющее кроме функциональных задач еще и диалог оператора с машиной и оперативную тестово-диагностическую процедуру, включающую исправление ошибок и т.п. Мультипрограммный режим позволил включить в состав машины пульт оператора системы управления объектом, дав ему возможность контролировать и управлять процессом. Машина УМ-1 могла работать как в комплексе с машинами МППИ-1, так и самостоятельно.

Координирующая машина КВМ-1 системы СОУ-1 обладала на то время очень высокими техническими характеристиками. Она была задумана, как взаимодействующая в реальном времени с 65-ю абонентами типа УМ-1 и МППИ-1 на расстоянии до 12 км, связанными с КВМ-1 радиальными каналами связи. Это был существенный шаг к созданию сетевой структуры вычислительных машин для управления сложными технологическими объектами. КВМ-1 могла работать также с собственными устройствами связи с объектом при решении задач управления, требующих больших вычислительных мощностей.

Вычислительный комплекс КВМ-1 мог выполнять 256 различных операций со скоростью 100 тыс. операций в секунду. Система мультипрограммирования, реагировавшая на 80 асинхронных запросов, позволяла создавать операционную систему реального времени, включающую в себя мощные средства диагностики. Машина была оснащена пультом взаимодействия оператора с процессом в диалоговом режиме с двухцветной печатью текста диалога. Интересной особенностью КВМ-1 было то, что для нее был разработан специальный набор логических элементов на туннельных диодах и транзисторах, позволяющий получить высокую производительность машины.

Создание машины КВМ-1 совпало по времени с появлением в Институте кибернетики АН УССР машины Днепр-2 и информации о системе IBM 360. Поэтому работы по КВМ-1 не получили должного развития. Но основной причиной остановки работ над КВМ-1 было то, что промышленные предприятия просто не были готовы к использованию мощных управляющих машин.

Система СОУ-1 в целом опередила свое время. Северодонецким приборостроительным заводом было выпущено несколько сотен машин МППИ-1 и УМ-1, которые были использованы в системах управления различными объектами и успешно работали в течение двух десятилетий.

Позже НИИ УВМ приступил к разработке комплекса технических средств третьего поколения, аналогичного по структуре СОУ-1, применив в процессорах базовую систему инструкций и интерфейсы периферийных устройств системы IBM 360. Разработчики понимали, что на тот момент они не могут рассчитывать на отечественную микроэлектронику, поэтому разработка делилась на две очереди. Первая реализовалась на технологической базе вычислительных систем второго поколения и включала три модели вычислительных комплексов - М1000, М2000 и М3000. Второй очередью развития этой системы впоследствии явились более совершенные комплексы М6000, М4030. По изначальному замыслу ЭВМ М1000, М2000 и М3000 рассматривались как агрегатная система средств вычислительной техники АСВТ и являлись частью формируемой в те годы государственной системы приборов (ГСП), предназначенной для решения прежде всего задач управления в народном хозяйстве

В 70-х годах Научно-исследовательский институт управляющих вычислительных машин (в будущем, НПО “Импульс”) был назначен головной организацией по созданию и производству агрегатной системы средств вычислительной связи (АСВТ). Это совпало по времени с принятием другого решения, касающегося создания системы резервирования пассажирских мест в московском авиаузле Аэрофлота. Поэтому первой областью применения вычислительных комплексов М2000, М3000 системы АСВТ стали не технологические объекты, а система резервирования мест на авиалиниях Аэрофлота "Сирена".

Это была первая в СССР система массового обслуживания глобального характера, включающая сотни терминальных станций (рабочих мест кассиров), десятки центров обработки и коммутации сообщений, разбросанных по всему Советскому Союзу и взаимодействующих с Московским центром резервирования мест на авиалиниях Аэрофлота. Разработчики системы столкнулись с большими трудностями: сравнительно скромными вычислительными мощностями, линиями связи с помехами, транзисторной элементной базой второго поколения, смутными представлениями о требуемых функциональных параметрах системы. При этом необходимо было в сжатые сроки создать и ввести в эксплуатацию гигантский аппаратный монстр (число только аппаратурных шкафов в системе превышало 1000 шт.) с высокой надежностью функционирования.

Несмотря на все сложности, система «Сирена» была создана, она включала в себя вычислительный комплекс для Московского центра резервирования, средства связи с абонентами по стандартным, в то время еще слабо развитым и низкокачественным каналам для передачи цифровой информации. В нее входила большая архивная быстродействующая память с гарантией сохранности информации в аварийных режимах и средства диалогового общения системы с потребителем  (пульты кассиров для формирования запросов клиентов и выдачи билета, справки, массовой информации на табло, индивидуальной справки и т.п). Еще одной ее составляющей была система программного обеспечения, рассчитанного на надежное функционирование системы в интересах клиента и Аэрофлота в целом.

В качестве основных каналов связи были использованы телефонные и телеграфные выделенные и коммутируемые каналы городских АТС. Все каналы связи подключались к системе посредством специально разработанной аппаратуры передачи данных. Создание "Сирены" укрепило авторитет "Импульса".

Следующей разработкой объединения стало создание мини-ЭВМ «Параметр». Попавший в руки разработчиков листинг одного из вариантов операционной системы мини-ЭВМ американской компании Hewlett-Packard – НР2116, окончательно определил выбор архитектуры новой мини ЭВМ «Параметр». При этом речь шла не о полном копировании американской машины. Принята была только базовая система инструкций процессора и структура операционной системы. Разработчики понимали, что всякое копирование без взаимодействия с иностранной фирмой, ведущей системные стандарты, бесперспективно. Поэтому разработка выполнялась совершенно самостоятельно на отечественной элементной базе и компонентах. Для «Параметра» был разработан стандарт на интерфейс связи процессора с периферией, который должен был эффективно решать проблему комплексирования устройств связи с объектом и обеспечивать связь с другими внешними устройствами.

После ЭВМ «Параметр» была разработана ЭВМ М6000, а также составлены отраслевые системные и технологические стандарты, позволявшие вести одновременно разработку и подготовку производства ЭВМ. Были срочно разработаны типовые конструкции для компоновки модульных управляющих систем, ставшие ведомственным конструкторским стандартом. К этому периоду относится возникновение идеи создания агрегатной системы программного обеспечения. Предстояло создать операционную среду, управляющую ресурсами распределенной системы сбора информации, ее переработки и диалога с оператором, наблюдающим за процессом. Разнообразие структурных конфигураций систем управления требовало модульной структуры построения операционной среды и мощных средств сервисной поддержки, как в процессе комплексирования, так и при функционировании системы. Ядро такой операционной среды для моделей М6000 было создано уже к моменту госиспытаний и в своем развитии вылилось в мощную операционную систему АСПО.

В результате была разработана система модульных технических и программных средств, позволявшая проектным путем создавать широчайший диапазон систем управления и обработки информации – от простейших до многомашинных, распределенных территориально программно-технических комплексов для управления процессами. Этой системе и было присвоено наименование М6000 АСВТ-М.

Вычислительная часть комплексов М6000 имела развитую систему ввода-вывода, развитую систему команд, обеспечивающую удобство программирования, удобную систему приоритетного прерывания, позволяющую совмещать выполнение операций ввода-вывода со счетом. У нее также была высокая для того времени производительность (до 2 000 000 адресных операций и до 1 800 000 безадресных микроопераций в секунду), а диапазон наращивания памяти составляла от 8 192 до 65 736 байт. У нее была возможность подключения быстродействующих каналов прямого доступа в память, выполняющих операции ввода-вывода без прерываний процессора, а также инкрементных каналов для получения гистограмм. Вычислительная часть отличалась высокой надежностью и простотой и удобством обслуживания.

Кроме того, коллективом НПО «Импульс» была разработана электронная система судейства для Олимпийских игр в Москве, получившая название «Олимпиада-80». В это же время были разработаны и освоены промышленностью алфавитно-цифровые дисплеи СИД-1000 и станция обработки графических данных СИГДа.

Вначале 80-х годов в НПО «Импульс» были спроектированы высокопроизводительные геофизические комплексы ПС2000, ПС2100 и ПС3000. К примеру, комплекс ПС2000, созданный в 1981 году, имел производительность 200 миллионов операций в секунду, и был построен по принципу “много потоков данных - один поток команд”. Он имел до 64 процессорных элементов, структура взаимодействия которых в процессе вычислений определялась алгоритмами задач геофизики. В ПС2100 производительность увеличилась до 1,5 миллиардов операций в секунду. В результате к середине 80-х годов «Импульс» поставил на различные объекты более 150 комплексов ПС2000. Разработка следующего геофизического комплекса ПС3000, построенного по принципу “много потоков данных – много потоков команд”, совпала по времени со сворачиванием в распадающемся СССР геофизических исследований, поэтому этот комплекс не был доведен до серийного освоения, и работы по нему были свернуты. Такая же судьба постигла и комплекс ПС2100.

К 1985 году в НПО и его филиалах работало 12 тысяч сотрудников. Количество созданных в промышленности и энергетике систем с использованием техники, разработанной в «Импульсе», к этому времени перевалило за десять тысяч. Около тысячи проектных КБ и НИИ стали партнерами, с которыми НПО «Импульс» взаимодействовал при создании систем управления.

Уникальность «Импульса» проявлялась и в том, что его основатели сумели сохранить единство на протяжении более чем тридцатилетней совместной работы. В бессменный состав этой «могучей кучки» входили: директор «Импульса» А.А. Новохатний, научный руководитель объединения В.В. Резанов, зав.отделом системотехники НИИ УВМ В.М. Костелянский, зам.директор НИИ УВМ В.М. Сомкин, главный конструктор и руководитель работ по системам энергообеспечения всех проведенных разработок В.Н. Дейнеко, руководитель отдела системного программирования «Импульса» В.Г. Винокуров, разработчик высокопроизводительных комплексов ПС2000 и ПС2100 И.И. Итенберг, руководитель организационно-экономического подразделения «Импульса» Э.Т. Беликов, главный конструктор «Автооператора» В.А. Барабанов, руководитель работ по решению проблем надежности Т.И. Лиманский, разработчики Л.А. Сопочкин, М.Н. Обувалин, Г.В. Вшивцев, В.И. Кот.

Такова история того, как из скромного Северодонецкого филиала Московского СКБ-245, назначением которого была компьютерная автоматизация Лисичанского химкомбината, выросла мощная организация, обеспечившая своими разработками оснащение многих тысяч управляющих систем, созданных в 60-80-е годы в СССР.

НПО “Импульс” продолжает свою работу, сегодня основными направлениями деятельности являются разработка, изготовление и внедрение систем контроля и управления (СКУ) для объектов атомной и тепловой энергетики, нефтегазового комплекса, железнодорожного транспорта и других отраслей промышленности. На базе разработок НПО «Импульс» выпущено более 20 тыс. систем контроля и управления, которые успешно внедрены во многих странах мира, включая страны СНГ, Болгарию, Венгрию, Вьетнам, Индию, Китай, Финляндию и Японию.

#photodescription10-1

#photodescription10-2

#photodescription10-3

#photodescription10-4#photodescription10-5

#photodescription10-6