16. Централиз-ые и распределённые с-мы обработки данных.

Интерактивные вычисления начались с мощных компьютеров, мэйнфрэймов, связанных с огромным числом терминалов. Терминалами являлись просто клавиатуры и мониторы без какой-либо локальной вычисл-ой мощности (40 лет назад). Следующая стадия развития привела к появлению автономных ПК (20 лет назад). Затем такие ПК стали объединяться в локальные сети(10 лет назад). Эта тенденция создала 2 новых разновидности первоначальной модели «мэйнфрэйм+терминалы»: файловый сервер+рабочая станция - сетевая модель, и модель клиент/сервер - модель для распределённых вычислений. 1. Сервер файлов и рабочая станция (далее сетевая модель). Основная концепция этой модели заключается в том, что все важные файлы хранятся на одном или нескольких центральных компьютерах (наз-ых файловыми серверами,ФС). Пользователи работают на рабочих станциях, т.е. на компьютерах, соединённых по сети с серверами файлов (ФС). Основная задача ФС - снабжение пользователей PC необходимыми программами и данными, избавляя его от необходимости хранить их на своей машине. Самым популярным в мире сетевым ПО яв-ся, наверное, Novell NetWare. Самая популярная сетевая ОС для работающих в сети компьютеров (отличных от класса IBM PC - совместимых) - это Unix. Обе эти сетевые ОС (СОС) первоначально предполагались для испол-ия в сетях модели файловый сервер +рабочая станция. У серверного подхода к сетям есть несколько «+». Все критические файлы нах-ся лишь на нескольких, центральных машинах. Обслуживание этих машин можно доверить профессионалам, к-рые будут неустанно следить за ними, делать резервные копии файлов, обеспечивая их бесперебойную работу. Пользователи же PC могут не вдаваться во все эти технич. тонкости, игнорирование к-рых может привести к печальным последствиям в случае выхода жёсткого диска из строя. Этот подход также чётко отделяет работу библиотекаря (этим занимается ФС) от работы с содержимым индивидуальных файлов (этим занимаются PC). Это помогает сбалансировать нагрузку на различные компьютерные сети. ФС может выполнять очень незначительную работу по обслуживанию одного пользователя (например, просто отсылать ему несколько файлов), но эту работу он делает для очень многих пользователей. В принципе, серверный подход позволяет пользователю в любой момент пересесть за другую PC и продолжать работать на ней. Поскольку все файлы находятся в центральном едином хранилище, достижимом с любой PC, то совершенно безразлично, на какой PC работать.

2.Модель клиент/сервер или модель для распределённых вычислений (К/С). В простейшем виде сетевая модель означает, что все приложения исполняются на рабочих станциях, а ФС просто «выдаёт» файлы по запросу. В модели К/С весь вычисл-ый процесс разбивается на 2 части: одна его часть происходит на сервере, другая - на клиентской машине (PC). Типичным примером такого разделения труда может служить приложение обработки транзакций, например, система продажи авиабилетов. (На сервере такой системы нах-ся единая база данных, хранящая инф-ию о свободных местах. Доступ к этой базе происходит с клиентской машины, для чего она посылает серверу соответствующие запросы. Сама операция доступа, будь то поиск нужной записи или добавление новой, выполняется сервером. Но и клиентская машина без работы не остаётся. В частности, она отвечает за вывод полученной от сервера инф-ии в удобном виде, т.е. по сути дела за пользовательский интерфейс, посредством к-рого сидящий за клиентской машиной работает с базой данных. Кроме вывода инф-ии на экран клиентская машина может заниматься и несложной обработкой полученных данных (например, нахождение самого дешёвого маршрута или подсчёт общей стоимости авиабилетов, проданных данным оператором). Наконец, клиентская машина может работать и с несколькими серверами, если такова специфика системы.) Наконец любой браузер Internet, например Internet Explorer или Netscape Navigator, тоже вписывается в модель К/С. Браузер - это программа, работающая на PC, основная задача к-рой - вывод на экран данных, полученных ею от удалённого компьютера. Используя браузер, можно запускать программы на удалённом компьютере или скачивать с него программы, к-рые затем будут выполняться на вашем ПК.

16. Централиз-ые и распределённые с-мы обработки данных.

Интерактивные вычисления начались с мощных компьютеров, мэйнфрэймов, связанных с огромным числом терминалов. Терминалами являлись просто клавиатуры и мониторы без какой-либо локальной вычисл-ой мощности (40 лет назад). Следующая стадия развития привела к появлению автономных ПК (20 лет назад). Затем такие ПК стали объединяться в локальные сети(10 лет назад). Эта тенденция создала 2 новых разновидности первоначальной модели «мэйнфрэйм+терминалы»: файловый сервер+рабочая станция - сетевая модель, и модель клиент/сервер - модель для распределённых вычислений. 1. Сервер файлов и рабочая станция (далее сетевая модель). Основная концепция этой модели заключается в том, что все важные файлы хранятся на одном или нескольких центральных компьютерах (наз-ых файловыми серверами,ФС). Пользователи работают на рабочих станциях, т.е. на компьютерах, соединённых по сети с серверами файлов (ФС). Основная задача ФС - снабжение пользователей PC необходимыми программами и данными, избавляя его от необходимости хранить их на своей машине. Самым популярным в мире сетевым ПО яв-ся, наверное, Novell NetWare. Самая популярная сетевая ОС для работающих в сети компьютеров (отличных от класса IBM PC - совместимых) - это Unix. Обе эти сетевые ОС (СОС) первоначально предполагались для испол-ия в сетях модели файловый сервер +рабочая станция. У серверного подхода к сетям есть несколько «+». Все критические файлы нах-ся лишь на нескольких, центральных машинах. Обслуживание этих машин можно доверить профессионалам, к-рые будут неустанно следить за ними, делать резервные копии файлов, обеспечивая их бесперебойную работу. Пользователи же PC могут не вдаваться во все эти технич. тонкости, игнорирование к-рых может привести к печальным последствиям в случае выхода жёсткого диска из строя. Этот подход также чётко отделяет работу библиотекаря (этим занимается ФС) от работы с содержимым индивидуальных файлов (этим занимаются PC). Это помогает сбалансировать нагрузку на различные компьютерные сети. ФС может выполнять очень незначительную работу по обслуживанию одного пользователя (например, просто отсылать ему несколько файлов), но эту работу он делает для очень многих пользователей. В принципе, серверный подход позволяет пользователю в любой момент пересесть за другую PC и продолжать работать на ней. Поскольку все файлы находятся в центральном едином хранилище, достижимом с любой PC, то совершенно безразлично, на какой PC работать.

2.Модель клиент/сервер или модель для распределённых вычислений (К/С). В простейшем виде сетевая модель означает, что все приложения исполняются на рабочих станциях, а ФС просто «выдаёт» файлы по запросу. В модели К/С весь вычисл-ый процесс разбивается на 2 части: одна его часть происходит на сервере, другая - на клиентской машине (PC). Типичным примером такого разделения труда может служить приложение обработки транзакций, например, система продажи авиабилетов. (На сервере такой системы нах-ся единая база данных, хранящая инф-ию о свободных местах. Доступ к этой базе происходит с клиентской машины, для чего она посылает серверу соответствующие запросы. Сама операция доступа, будь то поиск нужной записи или добавление новой, выполняется сервером. Но и клиентская машина без работы не остаётся. В частности, она отвечает за вывод полученной от сервера инф-ии в удобном виде, т.е. по сути дела за пользовательский интерфейс, посредством к-рого сидящий за клиентской машиной работает с базой данных. Кроме вывода инф-ии на экран клиентская машина может заниматься и несложной обработкой полученных данных (например, нахождение самого дешёвого маршрута или подсчёт общей стоимости авиабилетов, проданных данным оператором). Наконец, клиентская машина может работать и с несколькими серверами, если такова специфика системы.) Наконец любой браузер Internet, например Internet Explorer или Netscape Navigator, тоже вписывается в модель К/С. Браузер - это программа, работающая на PC, основная задача к-рой - вывод на экран данных, полученных ею от удалённого компьютера. Используя браузер, можно запускать программы на удалённом компьютере или скачивать с него программы, к-рые затем будут выполняться на вашем ПК.

18. Электрические средства автоматизации. К ним можно отнести: - аналоговая аппаратура управ-ия; - логические схемы управ-ия; - контроллеры различных устр-в; - устр-ва на базе микропроцессоров (ЭВМ); - схемы сопряжения управляемого объекта и блока управ-я (силовая аппаратура); - различного рода датчики. К первой группе относятся эл. схемы устр-в, собранных в основном на базе операц-х усилителей как интегрального исполнения, так и собранных из отдельных элементов (транзисторов). Наиболее часто испол-ся в системах стабилизации некоторых выходных величин ( скорости вращения ЭД, темпер-ры), к-рые часто встраиваются в сам объект управ-я. Логические схемы управ-я – это электронные устр-ва с некоторым кол-вом входных и выходных линий с жесткой логической связью м/у ними. Строятся на цифровых интегральных схемах различной степени интеграции, хотя раньше цифровые модули собирались на транзисторах. Возможно их испол-ие для автоматизации циклических процессов на произв-ве (в системах управ-я как по пути, так и по времени), а также в системах сигнализации и защиты встроенных в станки (автоматика, отключающая нагрузку если в рабочей зоне станка во время работы появится посторонний объект,…). Контроллеры чаще всего выполняются на базе однокристальных микроЭВМ и управляют каким-либо устр-вом по “зашитой” в них программе. Яв-ся более компактными по сравнению с логическими схемами на ИС и позволяют по программе организовать более сложные зависимости м/у входными и управляющими воздействиями (с учетом условных переходов в программе). Устр-ва на базе МП позволяют создавать самонастраивающиеся и обучаемые системы, к-рые по сложной программе могут осущ-ть управление всем произв-вом как в целом, так и отдельными его частями, модулями. Схемы сопряжения испол-ся для развязки низковольтовых цепей управляющего блока и мощных силовых цепей объекта управ-я. Строятся на базе различных реле, мощных высоковольтных биполярных и полевых транзисторов и транзисторных ключей, мощных высоковольтных тиристоров и семисторов. В качестве развязки м/у входным блоком и силовым обычно испол-ся оптроны или трансформаторы. Датчики бывают: бесконтактные выключатели (индуктивные, магнитные, емкостные, оптические, ультразвуковые); датчики контроля скорости потока (жидкости и газы); датчики давления; датчики и модули контроля температуры; модули контроля числа оборотов ( на тахогенераторе, импульсном датчике); резервуары уровня заполнения резервуаров. Часто в датчики встраивается усилительная аппаратура или аппаратура обработки сигнала с датчика, т. к. сигнал обычно с самого датчика очень мал. Вся электроника должна обладать достаточной помехозащищенностью от внешних электрических и магнитных помех, возникающих при включении силовой части промыш-ого оборуд-ия. Электрические датчики позволяют значительно увеличить точность и производительность контроля, вследствие чего они имеют большое распространение. Электрические датчики используют различные методы преобразования измерительного импульса: электроконтактный, индуктивный, емкостный, фотоэлектрический, радиационный, болометрический, пьезоэлектрический, электронный и пр.

19. Микропроцессорные ср-ва регулир-я и логич-го управ-я. Основополагающие принципы построения ЭВМ заключ-ся в след-м: процесс автоматич-й обработки цифровой инф-ии осущ-ся под действием управляющей программы, эта программа хранится в памяти машины, причем в той же и так же, что и данные; что дает возм-ть самостоятельной модификации собственной программы и обработки других программ в кач-ве данных, чего нет в программируемых контроллерах, также способных хранить инф-ию в памяти. Структуру ЭВМ можно представить так:

ЗУ – запоминающее устр-во, где хранится программа и данные; ЦП(МП) – центральный процессор (микропроцессор), к-рый содержит АЛУ (арифметико-логическое устр-во) и УУ (устр-во управ-я); УВВ – устр-во ввода-вывода, к-рое содержит 2 блока: один на вывод, другой на ввод. Работа ЭВМ заключ-ся в след-м. По сигналу УУ и ЗУ извлекается команда. Выбранная команда поступает в УУ и расшифровывается. По результатам расшифровки вырабатываются необходимые управляющие сигналы, к-рые, поступая в АЛУ, УВВ и ЗУ, обеспечивают подачу необходимых операндов (из ЗУ или УВВ) в АЛУ. Далее АЛУ под действием очередных управляющих сигналов производится заданная обработка инф-ии. Результат операции направляется в память по соответствующему адресу (или в УВВ), а в УУ передается очередная команда, и описанный выше цикл повторяется. Микропроцессор (МП) - это программно-управляемое устр-во, предназначенное для обработки цифровой инф-ии и управ-я процессом этой обработки, реализованное в одной или нескольких интегральных схемах (БИС). МП как программно-управляемая БИС в отличие от обычных БИС содержит в своем составе управляющие элементы, позволяющие настроить ее на выполнение любых функции, т.е. на реализацию любой зависимости м/у входной и выходной последовательностями электрических сигналов. Именно это св-во - универсальности в выполнении функций - делает такую схему универсальным элементом автоматики. Все вышеперечисленное делает возможным с помощью МП по заданной программе управлять некоторым объектом. Только необходимо совместить с помощью устр-ва сопряжения (периферийного устройства) управляемый объект и МП (ЭВМ) и не забыть осуществить контроль над управлением, т.е. навесить на объект датчиков и если они аналоговые, то оцифровать сигнал (чтоб МП понял). Или тоже самое, но подругой схеме: где ДМ - демультплексор; ИМ - исполнительный механизм; Д - датчик; М - мультиплексор. Микропроцессорная автоматическая система (МПАС) - это с-ма со встроенными в нее ср-вами микропроцессорной техники (МТ). Взаимодействие частей МПАС осущ-ся посредством шин: адресной (ША), данных (ШД) и управ-я (ШУ), связывающих в единую с-му компоненты МП с-мы, а также шин измерения, контроля и управ-я, к-рые совместно с соответ-ими устр-вами связи с объектом обеспечивают непосредственной взаимодействие с-мы с объектом. Из этого следует, что МП с-мы м..б сконструированы для работы с человеком-оператором, т.е. иметь каркас, панель управ-я и другие необх-е компоненты, а могут предназначаться для агрегатирования, т.е. для работы в конструктивно- и функционально-едином комплексе аппаратуры и поэтому не иметь необходимых для автономной работы компонентов. В последнем случае речь идет о реализации распределенных средств управ-я и обработки инф-ии. Распределенность здесь означает прежде всего расчленение общего алгоритма управ-я на ряд послед-но параллельно реализуемых алгоритмов, не связанных, насколько это возможно, друг с другом во времени, и, кроме того, оптимальное пространственное распределение процессов управ-я и обработки инф-ии путем встраивания средств МТ непосредственно в датчики, регулирующие исполнительные и другие устр-ва. При этом более эффективно решаются задачи обеспечения быстродействия, надежности, живучести, сокращения размеров и уменьшения массы средств автоматич-го управ-я, регулирования, контроля и сбора данных. Характерные св-ва МП дают возможность встроенного управ-я каждой отдельной единицей аппаратуры, оборуд-я, что обеспечивает создания полностью автоматиз-х локальных систем и процессов и тем самым обеспечивает комплексную автоматизацию.

20 Гидравлические и пневматические средства автоматики.

В гидравлических приводах для получения механического движения испол-ся энергия жидкости, в пневматических - энергия сжатого газа. Жидкость и газ испол-ся не только для приведения в движение рабочих органов, но и для автоматизации управления работой механизмов. Применение ГП способствует повышению производ-ти труда, снижению металлоёмкости, повышению степени автоматизации оборудования. Основные «-» ГП заключаются в след-м:

1.Использование жидкости требует создания специальных насосных установок. Вследствие требования мобильности и автономности некоторых видов станочного оборудования (например, роботов) насосные установки должны устанавливаться в конструкции роботов, что резко увеличивает массу. 2.Использование рабочей жидкости на нефтяной основе исключает возможность применения ГП в пожаро- и взрывоопасной среде. 3.Ресурс рабочей жидкости ограничен, что приводит к частой замене. 4.Стоимость ГП выше, чем пневматических или электрических приводов. 5.Ограничен предел рабочих температур (до 150?С) т.к. при этом изменяются свойства жидкостей. При прочих равных «+» по сравнению с гидравлическим, пневматический привод (ПП) имеет ряд преимуществ: 1.Относительная простота, дешевизна и надёжность конструкции.

2.Меньшая чувствительность к колебаниям температуры и загрязнённости рабочей среды и, следовательно, большая надёжность. 3.Отсутствие возвратных линий, т.к. обработанный воздух из любой точки системы выпускается в атмосферу.

4.Более высокое быстродействие. Однако, пневмопривод имеет и «-»: 1.Сильная сжимаемость рабочей среды не позволяет получить стабильность скоростей при переменной внешней нагрузке. 2.Пневматические механизмы работают при малых давлениях воздуха (не свыше 0,7 - 0,8 МПа), что приводит к малым развиваемым усилиям (до нескольких кН). 3.Необходимость демпфирования движения рабочего органа в конце хода, т.к. при больших скоростях возможны сильные удары по упорам. Классификация гидро- и пневмосистем. По назначению гидро- и пневмосистемы можно разделить на 2 класса: 1. Системы, которые испол-с при управлении различными машинами, станками, аппаратами; 2.Системы, обеспечивающие рабочий процесс в этих объектах. Примерами систем 1-го класса -системы, с помощью к-рых осущ-ся управление станками и энергетическими установками. Ко второму классу относятся системы смазки машин, топливные системы двигателей, системы охлаждения машин, системы тепло- и газоснабжения. Принцип действия объемных ГП основан на достаточно высоком объемном модуле упругости жидкости и на законе Паскаля, (всякое изменение давления в какой-либо точке покоящейся жидкости, не нарушающее ее равновесия, передается в другие ее точки без изменения). Гидропривод нашёл широкое применение в мощных манипуляторах и роботах, к-рые позволяют полностью автоматиз-ть основные и вспомог-е технол. производ-е процессы. Наиболее подходящим, а нередко и единственно возможным средством для создания систем автоматич-го регулирования прокатных станов, на к-рых производятся точные заготовки листа, из различных материалов, яв-ся следящий гидропривод. Гидроприводы автоматиз-х станков и роботов подразд-ся на 2 основных класса: детерминированные (или циклические) и информационные (или ациклические). Среди приводов второго класса наиболее распространены следящие. При детерминированном управлении управляющий сигнал выполняется без всякой свободы выбора, выходящей за пределы установленной жесткой программы. При этом информационные процессы отсутствуют или не играют существенной роли. Установившаяся скорость поршня достигается, когда золотник управляющего устр-ва нах-ся в одном из фиксированных крайних положений. При смене этапов циклограммы подвижный элемент управляющего устр-ва перемещается в другое фиксированное положение, причем величина перемещения значительна и составляет несколько миллиметров. Скорость установившегося движения настраивается дросселями (при дроссельном регулировании) или изменением удельного рабочего объема гидромашины (при объемном регулировании), а закон ее изменения в переходном процессе при смене этапов циклограммы определяется, главным образом, формой тормозной кромки управляющего устройства. Величина перемещения рабочего органа на каждом этапе цикла настраивается расстановкой упоров, флажков, кулачков, и конечных выключателей.

Гидропиводы с дроссельным регулированием скорости: Дроссель яв-ся простейшим и наиболее распространенным регулятором скорости ГД. Возможны 3 основные схемы дроссельного регулирования, отличающиеся местом установки дросселя:1) на входе в ГД; 2) на выходе из ГД; 3) параллельно ГД.

В следящих ГП В следящих ГП смещение золотника из среднего положения пропорционально величине сигнала, а поршень смещается на ту же величину за счет обратной связи (ОС). ОС соединяет выходное звено ГД с корпусом распределителя. При постоянной скорости золотника и поршень смещается с постоянной скоростью, т.к. с помощью ОС величина открытия рабочей щели поддерживается постоянной. Классификация по нескольким признакам. 1)По кол-ву рабочих щелей в управляющем золотнике, 2) По кол-ву и взаимосвязи следящих перемещений, 3) По виду средств, с помощью к-рых регулируется скорость слежения, 4) По кол-ву каскадов усиления, 5)По виду устр-ва ввода программы. Пневматические приводы нашли широкое применение в станках и особенно в промышленных роботах. Пневмоприводы (ПП) м.б. циклическими и следящими. В связи с сильной сжимаемостью газа следящие ПП практически не нашли применения, поэтому рассмотрим устройство и принцип действия циклического ПП. В отличие от гидропривода, ПП как правило, не имеют индивидуально источника питания, т.к. сжатый воздух, получаемый на компрессорной станции, поступает в заводскую пневмосеть с давлением 0,4 … 0,5 МПа . Принципиально пневматические элементы мало чем отличаются от гидравлических.Пневматические двигатели позволяют осуществить поступательное, поворотное и вращательное движения, которые осуществляются, соответственно, пневмоцилиндрами, поворотными ПД и пневмомоторами. В зажимных, фиксирующих и переключающих устройствах станков получили применение мембранные пневмодвигатели. Конструктивно мембраный ПД представляет собой полую камеру, разделенную эластичной диафрагмой (мембраной) на две изолированные друг от друга полости. Они м.б. одностороннего и двухстороннего действия. «+» мембранных ПД яв-ся: простота конструкции, компактность, долговечность. «-»: малый ход штока, переменность развиваемого усилия в период рабочего хода. Мембраны яв-ся одним из основных элементов пневматических устр-в для преобразования перепада давления в механические перемещения. Мембраны выполняются из металла и неметаллических материалов. Металлические мембраны бывают плоские и гофрированные. Чаще всего выбирают второй тип, т.к. гофрированные мембраны могут работать при значительно больших прогибах.