СОДЕРЖАНИЕ

Исходные данные 3

Введение 4

1 Определение типа топологии ИИС 6

2 Анализ графика зависимости относительной суммарной длины

линий связи от взаимного расположения объектов первой и второй ступеней 7

3 Анализ графика зависимости суммарной длины линий связи от

числа ступеней 9

4 Оценка показателей надежности ИИС 11

5 Оценка эффективности иерархической ИИС 13

Заключение 16

Список использованной литературы 17

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Задана топология информационно-измерительной системы:

Расстояние между первой и второй ступенью ,м l₂ = 25.

Расстояние между первой и третьей ступенью ,м l₃ = 35

Координаты по оси X объектов первой ступени ,м :

X₁₁ = 20; X₁₂ = 40; X₁₃ = 45; X₁₄ = 65; X₁₅ =70; X₁₆ =75.

Координаты по оси X объектов второй ступени ,м :

X₂₁ = 25; X₂₂ = 35; X₂₃ = 45; X₂₄ = 60

Координата по оси X объекта третьей ступени ,м : X₃₁ = 45.

Средняя длина линий связи l₀ = 5 м.

Расстояние от центрального органа управления до объектов 1-й ступени

l_y = 20 м.

Интенсивности отказов:

объектов первой ступени ₁ = 0,64210^-4 c^-1;

объектов второй ступени ₂ = 0,52310^-5 с^-1;

объектов третьей ступени ₃ = 0,19510^-5 с^-1;

промежуточных линий связи иерархической системы _пл = 0,27810^-5 с^-1;

линий связи централизованной системы _л = 0,34810^-5 с^-1;

центрального объекта управления централизованной системы

_цо = 0,19510^-5 с^-1.

ВВЕДЕНИЕ

Информационно-измерительные системы предназначены для автоматизированного сбора измерительной информации о параметрах объекта (в качестве которого может выступать окружающая среда или производственный процесс) и передачи ее на центральный орган для дальнейшего анализа и принятия решения. Информационно-измерительные системы являются составной частью систем автоматического управления.

Информационно-измерительные системы могут строиться как на основе сЕтевой вычислительной техники общего назначения, так и на основе специализированной аппаратуры.

Традиционно ИИС обладают иерархической топологией или топологией типа «звезда», которые в наибольшей степени соответствуют особенностям решаемых подобными системами задач, хотя в них может быть применена и шинная архитектура.

Особенностями информационно-измерительных систем (ИИС) нового поколения являются:

- расширение функциональных возможностей в отношении сбора, адаптации, распределения, за счет перепрограммирования в процессе обработки формируемых массивов измерительной информации и управления сложными автоматическими комплексами и системами;

- повышение таких показателей, как точность и достоверность измерений, за счет усреднения и статистической обработки измерительных данных с учетом влияния внешних факторов.

Любая информационная система состоит из следующих элементов:

Центральный орган – служит для централизованного сбора и обработки информации, поступающей со всех датчиков (ветвей), а также обеспечивает возможность централизованного контроля;

П

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

4

УИТС.42ХХХХ.141.ПЗ

ромежуточные узлы – служат для сбора информации с нескольких линий (ветвей) и передачи ее в один канал (наподобие сетевых концентраторов);

Объекты конечной ступени представляют собой датчики или другие источники измерительной информации, поступающей в систему, они служат для сбора информации о текущем состоянии контролируемого параметра и последующей ее передачи в сеть;

Линии связи – объединяют объекты и узлы системы в единую иерархическую централизованную структуру и служат для передачи информационного сигнала от объектов низшей ступени к объектам высшей, вплоть до центрального органа.

Линия связи является одним из самых дорогостоящих элементов ИИС, стоимость которого зачастую превосходит стоимость остального аппаратного обеспечения, и во многом определяют затраты на построение системы и ее надежность. Таким образом, при разработке ИИС ставится задача поиска наиболее оптимального расположения ступеней иерархии системы для обеспечения минимальной суммарной длины линий связи при сохранении количества промежуточных ступеней на достаточно низком уровне, при этом, как правило, расположение объектов первого уровня иерархии и центрального органа регламентируется особенностями тех.процесса и не может быть произвольным образом изменено.

Ц

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

5

УИТС.42ХХХХ.141.ПЗ

елью работы является определение типа топологии и оптимального пространственного расположения объектов ИИС, при котором минимизируется суммарная длина линий связи системы и максимизируется ее надежность.

1 Определение типа топологии иис

В соответствии с графическим изображением топологии ИИС, приведенным в задании, можно определить ее тип как иерархический, трехуровневый, централизованный, несимметричный.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

6

УИТС.42ХХХХ.141.ПЗ

2 Анализ графика зависимости относительной суммарной длины линий связи от взаимного расположения объектов первой и второй ступеней

Совместим объекты первой ступени с осью Х прямоугольной системы координат и обозначим расстояние до второй и третей ступени соответственно l₂ и l₃. Положение каждого объекта в прямоугольной системе координат задается двумя параметрами. Обозначим их для объектов первой ступени x_1i, y_1i=0; второй ступени x_2j, y_2j и для объекта третей ступени x₃, y₃.

Определим суммарную длину линий связи между объектами первой и второй ступеней, для чего воспользуемся следующей формулой:

Аналогично определим суммарную длину линий связи между объектами второй и третьей ступеней, исходя из того, что каждый объект второй ступени соединен отдельной (и единственной) линией связи:

Общая длина линий связи ИИС

В большинстве случаев координаты объектов первой и третьей ступеней заданы топологией предприятия и существующей системой управления, поэтому возникает задача оптимального размещения объектов второй ступени, при котором минимизировалась бы общая длина линий связи L.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

7

УИТС.42ХХХХ.141.ПЗ

Обозначим отношение l₂/l₃=a. При a=1 имеет место двухступенчатая централизованная структура, при которой длина L достигает максимального значения, т.о., при изменении a от нуля до единицы общая длина линий связи будет также изменятся.

Обозначив y_2j=l₂, y₃=l₃, получим

Зависимость L/L_M=f(a) представлена на Фигуре 1.

Фигура 1. График зависимости относительной суммарной длины линий связи от коэффициента а.

При а=1 длина L достигает максимального значения

При исходных данных:

Видно, что для минимизации общей длины линий связи иерархической структуры, объекты второй ступени должны располагаться как можно ближе к объектам первой ступени. Заметное возрастание общей длины линий связи начинается при l₂/l₃>0,2.

3 Анализ графика зависимости суммарной длины линий связи от числа ступеней

Общая длина линий связи зависит также от числа ступеней р и коэффициента ветвления в иерархической структуре. Количество ступеней р и коэффициент ветвления связаны между собой соотношением

,

где n₁ – количество объектов первой ступени.

Общая длина линий связи находится суммированием длины линий связи по всем ступеням:

где l_i – суммарная длина линий связи i-ступени.

,

При n₁ = 6, p = 3 получим

Суммарная длина линий связи (для всех уровней) в зависимости от количества уровней иерархии

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

9

УИТС.42ХХХХ.141.ПЗ

Рис 2. График зависимости L/L_М=f(p)

Дальнейшее увеличение числа ступеней р приводит к возрастанию общего количества узлов, что снижает надежность ИИС.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

10

УИТС.42ХХХХ.141.ПЗ