25. Опишите современные программные средства измерительных информационных систем.

SCADA – система диспетчерского контроля и сбора данных.

Основные задачи, решаемые SCADA-системами:

• обмен данными с устройством связи с объектом, то есть с промышленными контроллерами и платами ввода/вывода, в реальном времени через драйверы;

• обработка информации в реальном времени;

• отображение информации на экране монитора в понятной для человека форме;

• ведение базы данных реального времени с технологической информацией;

• аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями;

• подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса;

• осуществление сетевого взаимодействия между SCADA ПК;

• обеспечение связи с внешними приложениями.

Стандарт VXI является одним из прогрессивных направлений развития шины VMEbus. Интерфейс VXI представляет собой самостоятельный стандарт на контрольно-измерительную и управляющую аппаратуру высшего класса точности.

Одной из отличительных черты VXI (уровни модели):

• Нижний (аппаратный) уровень - характеризуется унифицированной для всех типов функциональных модулей регистровой структурой. Возможность программировать команды модулей не только в двоичном коде , но и в ASCII кодах.

• Следующий уровень модели определяет аппаратную платформу внешнего или встроенного компьютера (контроллера), который используется для управления VXI системой.

• Третий уровень модели определяет способ подключения VXI аппаратуры к управляющему компьютеру.

• Второй, третий и четвертый уровни модели определяют конкретную конфигурацию VXI системы, ее производительность и технические возможности. Для выбора операционной системы имеются достаточно широкие возможности.

• На верхних уровнях модели представлены программные средства, наиболее часто встречающиеся в VXI технологиях при разработке прикладных программ и систем.

• На уровне сообщений для VXI аппаратуры используется специализированный инструментальный язык SCPI.

• Уровень языков программирования (C, C++, PASCAL, FORTRAN, BASIC, LabVIEW, LabWindows и HP VEE).

• Различные версии для работы в разных ОС (от DOS до UNIX).

26. Стандартные интерфейсы измерительных информационных систем.

I2C/SMBus против 1-Wire.

В исходной спецификации интерфейс SMBus был вариантом начальной спецификации шины I2C со скоростью передачи данных 100 кбит/с, с добавлением функции таймаута. Таймаут предотвращает потерю работоспособности шины из-за утери узлом сети синхронизации с драйвером шины; интерфейс I2C требует сброса для выхода из такой ситуации. В системах 1-Wire интерфейс сбрасывается в определенные начальные условия циклом сброс/присутствие.

SPI и MICROWIRE.

Интерфейсы SPI и MICROWIRE – разновидность SPI – требуют дополнительной линии CS для каждого устройства. Вследствие наличия сигнала CS, прото­кол SPI для адресации памяти устанавливает только команды чтения или записи и определяет статус устройства. Функция определения достоверности не используется. Обычно устрой­ства SPI имеют раздельные выводы для входа и выхода данных. SPI выбирают, когда нет возможности использовать другую шину, или из-за высокой скорости передачи данных, которая может достигать 2 Мбит/с и больше. Недостаток интерфейсов SPI и MICROWIRE – необходимость в декодере, формирующем сигнал CS низкого уровня для адресации каждой микросхемы. Однако при этом не существует конфликтов адресов.

RS-485, LVDS, CAN, USB 2.0, и FireWire

Эти стандарты – при­мер реализации дифференциальной передачи сигналов. Два наиболее быстродействующих стандарта из этой группы – FireWire и USB 2.0 – электрически осуществляют соединение точка-точка. Использованием сложно органи­зованных узлов и хабов они реализуют виртуальную шину древовидной топологии, в которой данные объединяются в пакеты и передаются от источника конечной точке (USB), или между равноправными узлами (FireWire) на скоростях до 480 Мбит/с (USB 2.0) или 1600 Мбит/с (FireWire). Ограничен­ный размер пакетов данных и концепция связи прием/буфе­ризация/передача увеличивают задержку передачи данных, что, в свою очередь, снижает достижимую пропускную спо­собность. Топология и протокол разрешают иметь 126 узлов для стандарта USB и 63 узла – для FireWire при максимальном удалении между узлами 4,5 м при использовании пассивного кабеля. Разработанные для таких применений, как периферия персональных компьютеров, мультимедиа, индустриальные системы управления и авиация (только FireWire), устройства USB и FireWire могут подключаться без снятия питания систе­мы («горячая» замена). Это позволяет динамически менять конфигурацию сети.

LVDS, RS-485, и CAN реализуют истинную линей­ную структуру шины с мастером и ведомыми, или даже с несколь­кими мастерами. Наиболее быстродействующий из этих стандар­тов – LVDS – может работать на скоростях до 100 Мбит/с, если длина шины не превышает 10 м. В зависимости от протяженности сети достижимая скорость передачи данных и пропускная спо­собность могут изменяться. Разработанный как электрический стандарт для межплатных соединений, LVDS допускает «горячую» замену, но не определяет протокол передачи.

Интерфейс RS-485 также определяет только электрические параметры. Вместо узлов RS-485 определяет нагрузки и их максимальное количество на шине: 32 устройства. Один электрический узел может иметь нагрузку, меньшую, чем 1. Типичная скорость передачи данных – до 35 Мбит/с при длине линии 12 м и 100 кбит/с – при 1200 м, что достаточно для приложений сбора данных и управления. Оборудование интерфейса часто базируется на компонентах, изначально разработанных для RS-232.

Стандарт CAN (Controller Area Network), напротив, опреде­ляет последовательный коммуникационный протокол для задач управления в режиме распределенного реального времени с высокой степенью защищенности, созданный для автомобильных приложений и промышленной автоматизации. Скорость передачи данных колеблется от 1 Мбит/с при длине линии 40 м до 50 Кбит/c при длине линии 1000 м. Адресация – посредством обмена сообщениями, без каких-либо присущих протоколу ограничений на количество узлов. Узел CAN допус­кает «горячую» замену для динамического изменения конфи­гурации сети.