12 Дәріс. Өлшеу ақпараттық жүйелер

Дәрістің мазмұны: өлшеу-ақпараттық жүйелер (ӨАЖ), тізбектелген, радиалды және магистралды ӨАЖ, ЭЕБАЖ, ЛЭЕБАЖ, РЭЕБАЖ.

Дәрістің мақсаты: ӨАЖ жинақталған құрылымдық схемасын оқу, жобалау әдістері, функциялары, әртүрлі құрылымдар, мысалы ретінде электрэнергияны есептеу және бақылау автоматтандырылған жүйесін (ЭЕБАЖ) қарастыру.

Кәзіргі заман өндірісінің күрделілендіру, әртүрлі бағыттарда ғылыми зерттеулердің дамуы бір мезгілде жүздеген, кейбір кезде мыңдаған физикалық шамаларды өлшеу немесе бақылау қажеттігіне әкелді. Бұл жағдайда жеке өлшеу нәтижелерін емес, өлшеу ақпараттар ағындарын пайдалану негізінде шешім қабылдауға өту көзделді, өлшенетін шамалар саны және жиілік диапазоны үлкейген себебінен ақпарат қарқындылығы да өседі. Ақпараттың үлкен көлемін қабылдауға және өндеуге адамның табигі физиологиялық мүмкіншіліктері шектелгендігінен өлшеу ақпараттық жүйелер сияқты өлшеу құралдары пайда болуына әкелді [6].

Функционалды тағайындалу бойынша ӨАЖ былай бөлінеді: өлшеу жүйелері, автоматты бақылау жүйелері, техникалық диагностика жүйелері. Соңғы кезде таралған өлшеу-есептеуіш кешендері (ӨЕК) – ӨАЖ түрі, олардың құрамына еркін программаланатын ЭЕМ кіреді, ол тек қана өлшеу нәтижелерін өндеу үшін емес, тағы да өлшеу процестің өзін басқару үшін, сонымен қатар зерттеу объектіне басқару әсерлерін жасау үшін пайдаланылады.

Кәзіргі кезде ең келешегі бар ӨАЖ жобалау әдісі агрегатты-модульдік принцип табылады, әртүрлі жүйелер әнеркәсіп шығаратын әмбебап тораптардың шектелген жиынтығынан құрастырылады. Агрегатты-модульдік принцип бойынша ӨАЖ құру үшін стандартты интерфейстерді пайдалану керек, оларды ақпаратты айырбастау процесін программалық қамтамасыз ету және протоколдар тәртіптерінің жиынтығы сияқты деп, тағы да жүйедегі модульдерді байланыстыру техникалық құралдары деп түсінеді.

ӨАЖ функцияларының негізгілері болып табылатын – зерттелетін объектінен өлшеу ақпаратын алу, оны өндеу, операторға немесе ЭЕМ ақпаратты тағайындау, зерттелетін объектісіне басқару әсерлерін жасау. 12.1 суретте келтірілген ӨАЖ жалпы құрылымдық сұлбасы келесі құрылғылардан тұрады:

1) өлшеу құрылғысы, оны құрайтындар біріншіреттік және екіншіреттік өлшеу түрлендіргіштер және өлшеу құрылғының өзі, ол кодтау, кванттау, өлшеуішпен салыстыру операцияларын орындайды, бұл құрылғысына және коммутатор кіруі мүмкін;

2) өлшеу ақпаратты өндеу құрылғысы, ол өлшеу ақпаратты өндеуін белгілі алгоритм бойынша орындайды (артықшылығын қысқарту, математикалық операцияларды, модуляция және т.б.);

3) ақпаратты сақтау құрылғысы;

4) тіркеуіштер және индикаторлар түрінде ақпаратты тағайындау құрылғысы;

5) басқару құрылғысы, ӨАЖ барлық тораптар бір-бірімен әрекеттесуін ұйымдастыру үшін қызмет етеді;

6) объектке әсер ететін құрылғы, оған ынталандыру әсерлер генераторы кіреді.

12.1 сурет – ӨАЖ жалпы құрылымдық сұлбасы

ӨАЖ ақпараты операторға беріледі немесе ЭЕМ-ге түседі. Оператор және ЭЕМ басқару құрылғысына әсер ету мүмкіндігі бар, ӨАЖ жұмысының программасын өзгерту арқылы. ӨАЖ қатарында кейбір құрылғылар және байланыстар болмауы мүмкін немесе түрі өзгереді. Сөйтіп, объектке әсер ету, ақпаратты сақтау және өндеу құрылғылары болмауы мүмкін. Егер ӨАЖ құрамында ЭЕМ болса, онда ЭЕМ-ге ақпарат тікелей өндеу немесе сақтау құрылғыларынан баруы мүмкін.

Ақпарат қабылдағыштар және таратқыштар болып табылатын, функционалды тораптар (ФТ) арасында ақпаратты таратуын ұйымдастыру тәсіліне тәуелді тізбектелген, радиалды және магистралды ӨАЖ құрылымдарын айырады. Тізбектелген құрылымы бар ӨАЖ (12.2, а суретін қара) ақпаратты таратуы бір ФТ-ден басқасына тізбектеленіп жасалынады, барлық ФТ кіріс сигналымен бұрыннан берілген операциясын орындайды Мұндай құрылымы бар ӨАЖ қарапайым. Бірақ онын функционалды мүмкіншіліктері шектелген. Радиалды құрылымы бар ӨАЖ-де (12.2, б суретін қара) ФТ арасындағы сигналдар айырбастауы орталық басқару құрылғысы аркылы жасалынады – ФТ жұмыс режимын беретін, контроллер бір-бірімен әрекеттесетін ФТ құрамын және санын өзгертеді, тағы да олардың арасындағы байланыстарын, бұл ӨАЖ функцияларын өзгертуге әкеледі. Бұл құрылымда әрбір ФТ контроллерге дербес шина арқылы қосылады. Радиалды құрылымның кемшілігі – ФТ саны көбейгенде контроллер күрделілендіріледі. Магистралды құрылымы бар (12.2, в суретті қара) ӨАЖ-нің барлық ФТ үшін жалпы магистраль болады, сонымен ФТ-лардың бір-бірімен әрекеттесу сигналдары таратылады. Мұндай құрылымда жүйедегі функционалды тораптардың санын көбейту жеңіл.