2. Особенности структурной реализации ИУС. Техническая
реализация структуры.
При
рассмотрении структуры любой системы должны быть выделены составляющие, из
которых она состоит и указаны связи между ними. Система – множество элементов,
находящихся в отношениях и связях друг с
другом, которое образует определенную целостность, структуру. Меняя элементы и
связи можно изменить структуру! (Заметим, что в зависимости величины и
масштабов элементами структуры могут быть модули, части, подсистемы и т.д.,
имеющие функциональную завершенность). В зависимости от типа обеспечения (МО,
ПО, ТО и т.д.) различают различные типы структур, которые не обязательно
совпадают, однако на самом «крупном» уровне состав подсистем один и тот же:
информационная подсистема, управляющая подсистема, интерактивная подсистема.
Если рассматривается отдельно подсистема, то ее можно считать системой. Пример
обобщенной структуры ИУВС представлен ниже
на рис 1.4.
Рис. 1.4. Структура ИУВС
Каждая из подсистем, в свою очередь, состоит из отдельных модулей и обладает своей структурой. Пример структуры управляющей подсистемы представлен ниже и состоит из блоков (модулей) динамической стабилизации, оптимизации стационарных режимов и динамической оптимизации, особенности математического обеспечения которых будут рассмотрены позже.
Рис. 1.5. Структура управляющей подсистемы
Указанные структурные особенности ИУВС были выделены на функциональном уровне. Если мы ведем речь о математическом либо программном обеспечении, то допустимы аналогичные рассуждения.
Соответственно, если речь идет о техническом обеспечении, должны быть аппаратные средства для трех основных частей: измерительной, вычислительной и управляющей (исполнительной). В зависимости от типа объектов наибольшее разнообразие наблюдается в информационно-измерительной части (для технологических объектов):
- Датчики состояния – измерительные элементы;
- Преобразователи – служат для преобразования любого сигнала в электрический;
- Нормирующие преобразователи – преобразуют в вид, удобный для восприятия;
- Канал связи (канал связи должен быть помехозащищенным, модем – простейшая форма защиты);
Заметим, что для широкого класса объектов технологического типа, это могут быть такие параметры, как температуры, концентрации, расходы, веса, уровни в агрегатах (для химико-технологических систем); - токи, напряжения, мощности, число оборотов турбины (для электротехнических объектов) и т.д.
В системах связи нам нужна информация другого типа: данные о параметрах нагрузки, число разговоров по разным направлениям: задержки в обслуживании и отказы; данные разных тестовых диагнозов и т.д.
В любом случае информационно-измерительная часть должна обеспечить нас с некоторой дискретностью по времени Dtн данными о параметрах состояния объекта: измерить (первичная информация) либо вычислить (вторичная информация). Отдельную группу составляют потоки информации, которые характеризуют аварийное состояние объекта и предназначены для обеспечения безопасности, здесь другая дискретность Dtа и измеряться могут совсем другие характеристики.
Тенденцией последних лет является построение систем аварийной защиты на базе микропроцессорных средств (однокристальная ЭВМ, группы АЦП и ЦАП с повышенным быстродействием и ряд других дополнительных устройств).
Часть информации может поступать в ИУС от других ЭВМ, вводиться с разных накопителей информации и даже вводиться вручную с клавиатуры.
При всем разнообразии источников первичной информации при вводе в вычислительную систему она должна иметь цифровую форму (отсюда широкий спектр аналого-цифровых преобразователей) и должна соответствовать ограничениям по величине тока и напряжения для вводимых в ЭВМ сигналов.
- Большое внимание должно быть уделено аппаратным особенностям каналов связи: мультиплексорные и каналы последовательного ввода, коммутаторы и концентраторы и др.
- Исполнительная подсистема должна быть представлена средствами аналого-цифрового преобразования, управляющими устройствами для приведения в действие исполнительных органов на линиях материально-энергетических потоков (клапаны, задвижки, реле, реостаты и многое другое) Поскольку выход ЭВМ не может иметь большой мощности, необходимо иметь усилители разного типа на линии ЭВМ – исполнительный орган. (Заметим, что этим должны заниматься специалисты по силовой электронике – электроприводу).
Рис. 2.1. Структура технического обеспечения
Обратим внимание на то, что средства взаимодействия с оператором-диспетчером (УСОД) должны выполняться отдельно и содержать в своем составе две группы устройств: отображения информации и ее визуализации (чаще всего на т.н. мнемо-схемах объекта) и клавиатуру управления (в разных формах в зависимости от типа объекта). Специалисты по эргономике обычно выделяют блоки сенсорного и моторного взаимодействия человека с ЭВМ и рассматривают специфические способы проектирования УСОД.
