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 14

Заключение 17

Список использованной литературы 18

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

2

УИТС.42ХХХХ.141ПЗ

Система информационно-измерительная

Пояснительная записка

Лит.

Листов

1

БИТТУ УИТ – 51в

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;

Промежуточные 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.

Целью 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.

Топология глобальных и региональных сетей определяется существующими линиями связи. Применительно к локальным сетям существует несколько вариантов их построения. Локальные сети можно поделить на два типа: централизованные и децентрализованные. В сетях первого типа имеется некоторый главный узел (центральная станция), который управляет процессом пеердачи данных между всеми узлами сети и клиентами. В сетях второго типа все узлы имеют равное право на использование каналов связи, и управляется по одним и тем же правилам. Такая сеть называется одноранговой. В этом случае нет иерархии среди компьютеров, и каждый из них функционирует и как клиент и как сервер. Под топологией сетей понимают физическое расположение компонентов сети. Топологию сети можно представить в виде графа, вершинами которого соответствуют узлы сети, а ребрам – физические связи между ними. При этом конфигурация физических связей между компьютерами, в принципе, может отличаться от конфигурации логических связей между узлами сети. При выборе топологии в сети принято учитывать следующие моменты.

1) Состав необходимого сетевого оборудования.

2) Характеристики сетевого оборудования.

3) Возможность расширения сети.

4) Способ управления сетью (способ взаимодействия компьютеров в сети).

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:

L12:=

L12:=208.242 м

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

L=(L12+L22+L23)=265.603 м

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.

Обозначим отношение l₂/l₃=a. При a=0.714 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 Рисунке 1.

L(a):=

L(a):=265.603 м

Lm(a):=301.006 м

Рисунок 1. График зависимости относительной суммарной

длины линий связи от коэффициента а.

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>0.714