Глава 11. Измерительные информационные системы

Требования современных технологий, состоящие в одновременном контроле сотни параметров процесса и принятии, на основе их анализа решений, привели к созданию такого вида технических средств, как измерительные информационные системы (ИИС) на базе применения микропроцессорной техники, мини-ЭВМ и персональных компьютеров.

По функциональному назначению ИИС подразделяют на измерительные системы (ИС) и системы автоматического контроля (САК).

В последнее время разработаны информационно-вычислительные комплексы (ИВК) – разновидность ИИС, в состав которых входит свободно программируемая ЭВМ, используемая как для обработки результатов измерений, так и для формирования управляющих воздействий на сам процесс измерения и объект управления.

По алгоритму функционирования ИИС делят на системы с жестким алгоритмом, программируемые и адаптивные системы. Первые предназначены для объектов, работающих в определенном режиме. В программируемых системах возможно изменение алгоритма в зависимости от условий функционирования объекта.

Синтез ИИС осуществляют по принципу агрегатно-модульного построения из унифицированных узлов и стандартных интерфейсов.

На рис. 11.1 представлена структурная схема ИИС, включающая следующие устройства:

- измерения, имеет первичные и вторичные измерительные преобразователи и коммутатор (УИ);

- обработки информации по определенному алгоритму (УОИ);

- хранения информации (УХИ);

- представления информации в виде регистраторов и индикаторов (УПИ);

- управления, предназначенное для организации взаимодействия всех узлов ИИС (УУ);

- воздействия на объект (О), включающее генераторы стимулирующих воздествий, (УВО).

Рис. 11.1

Информация от ИИС может поступать к оператору или ЭВМ.

В зависимости от способа организации передачи информации от функциональных блоков ФБ различают линейную 1, радиальную 2 и магистральную 3 структуры ИИС (рис. 11.2).

При линейной структуре передача информации осуществляется последовательно от одного блока к другому, при этом каждый выполняет определенную операцию над проходящим сигналом. Это наиболее простая схема с ограниченными возможностями.

В радиальной структуре обмен сигналами происходит через устройство управления – контроллер, определяющий взаимодествие между блоками.

Рис. 11.2

В ИИС с магистральной структурой имеется общий для всех блоков канал связи, что позволяет наращивать количество блоков в системе, не приводя к усложнению котроллера.

Существуют также структуры, представляющие собой комбинации из рассмотренных ( радиально-магистральная и др.).

Для обеспечения универсальности ИИС контролируемые параметры представляют унифицированными электрическими сигналами.

Применение тех или иных унифицированных сигналов зависит от характеристик ИИС, входа канала связи, формы представления измерительной информации.

11.1. Измерительные системы

В этих системах преобладают функции измерений. Такие системы могут выполнять прямые, косвенные, совместные и совокупные измерения.

В этих системах присутствуют первичный измерительный преобразователь, элемент сравнения, задатчик и элемент выдачи результата.

По виду и количеству элементов ИС подразделяются (рис. 11.3) на многоканальные 1 с параллельной структурой, сканирующие 2 с последовательной структурой, мультиплицированные 3 с общей мерой и многоточечные 4 с параллельно-последовательной структурой.

Рис. 11.3

Многоканальные в каждом канале содержат полный набор элементов. Системы обладают высокой надежностью, быстродействием и учетом индивидуальных особенностей каждого канала измерения, в то же время сложны и имеют высокую стоимость.

В сканирующих ИС используется один канал измерения, при этом первичный измерительный преобразователь перемещается в пространстве либо по жесткой программе, либо в зависимости от получаемой информации. Такие системы используются для объектов с распределенными в пространстве параметрами и могут определять экстремальные или равные их значения. Недостатком таких систем является высокая инерционность.

Мультиплицированные ИС позволяют в течение одного цикла измерения известной величины выполнить сравнение со всеми измеренными величинами без использования коммутатора.

Многоточечные ИС применяют для объектов с большим количеством измеряемых величин (нескольких тысяч). В таких системах используют измерительные коммутаторы. К их недостаткам относятся повышенная инерционность и дополнительная погрешность, вносимая коммутатором.