книги / Справочник по техническим средствам сбора и передачи информации

C n p a * по техническим средствам

в о ч * сбора и передачи н и к информации

▲

ПРЕДИСЛОВИЕ

В связи с широким развитием в нашей стране работ по пере­ стройке и совершенствованию систем управления на базе исполь­ зования экономико-математических методов и средств вычисли­ тельной техники* предусмотренных директивами XXIV съезда КПСС, значительно повысились требования к техническим средствам сбора и передачи информации.

Комплекс технических средств систем управления складыва­ ется, как правило, из различного рода взаимодействующих между собой устройств автоматики, ,*елемеханики, связи и вычис­ лительной техники, функционирование которых подчинено еди­ ной цели управления.

Структурный анализ комплексов технических средств си­ стем управления показал, что 50—80% капитальных затрат приходится на средства сбора, передачи и первичной переработки информации, куда входят не только периферийные устройства ЭВМ, но и средства оперативного управления производством. Исследования показали также, что большая часть традиционных средств связи (междугородние телефонные и телеграфные сети, городские автоматические телефонные сети, районные и внутри­

итребуют существенной доработки.

Вусловиях нынешней научно-технической революции наблю­ даются тенденции к расширению контуров управления и вклю­ чения в них широкого диапазона функций от управления отдель­ ными машинами, процессами, производством до управления отраслью; имеются тенденции к усложнению самих объектов управления. Все это в конечном итоге приводит к усложнению систем управления (структуры, технического н математического обеспечения и др.), наряду с этим повышаются требования к ка­ чественным характеристикам систем (особенно информационного обеспечения). С другой стороны, чем сложнее система, тем она более чувствительна к воздействиям внешней среды.

Впоследние годы получила дальнейшее развитие и теорети­ ческая база систем управления — методология системного ана­ лиза. Благодаря этому появилась практическая возможность более полно учесть факторы, существенно влияющие на работу технических средств, найти не только их качественные, но и коли­ чественные характеристики, используя при этом вероятностные критерии. Все это и обусловило необходимость систематичес­ кого изложения вопросов разработки, расчета и целенаправлен­ ного выбора технических средств сбора и передачи информации, их внедрения и эксплуатации.

4 Предисловие

Ограниченный объем книги вынуждает авторов исключить из обширного круга вопросов, так или иначе связанных с рас­ сматриваемой проблемой, те из них, которые получили удовле­ творительное отражение в других изданиях. Это обстоятельство затруднило комплектование материала и привело к необходи­ мости сделать каждую главу независимой.

Авторы пользуются случаем, чтобы выразить свою глубокую благодарность докт. физ.-мат. наук В. В. Шкурбе, кандидатам техн. наук Л. Д. Кравченко и В. Г. Бондаренко за их замечания и советы, которые способствовали улучшению книги.

Отзывы и пожелания просим направлять по адресу: 252601,

Киев, У, ГСП, Пушкинская, 281 издательство «ТехHina».

Глава I. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА

СБОРА И ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ

Система управления — это взаимоувязанный комплекс взаимодействующих объектов, состоящий из органа управления, объекта управления, методов управ­ ления и средств реализации методов управления (средств управления), деятель­ ность которых направлена на достижение заданной цели управления. Наиболее общая структурная схема системы управления приведена на рис. 1.

Процесс управления складывается из последовательности операций по ана­ лизу информации, отображающей ситуацию, в которой находится система управ­ ления, принятию решения, реализации решения, восприятию отображения ново­ го состояния объекта управления. Процесс управления иллюстрирует рис. 2. Как видно, процесс управления — это информационный процесс, который заклю­ чается в сборе информации о ходе производства, передаче ее в пункты накопления и переработки, анализе поступающей, накопленной и нормативно-справочной информации, принятии решения на основе, выполненного анализа, выработке соответствующего воздействия и доведении его до объекта управления. Каждая операция такого процесса протекает во взаимодействии с окружающей средой, при воздействии различного рода помех.

Для осуществления процесса управления система должна состоять из сле­ дующих составных частей:

алгоритмического и математического обеспечения; информационных массивов;

технической базы, содержащей ЭВМ и средства сбора и передачи инфор­ мации;

совокупности организационно-технических мероприятий.

Части системы должны удовлетворять ряду требований, определяющнх~нх качественные и количественные характеристики.

В настоящее время и в обозримом будущем роль средств управления будет принадлежать человеку, психофизические особенности которого еще долго будут определять возможности систем управления.

Наиболее существенные ограничения, накладываемые на систему челове­ ком как средством управления, сводятся к следующему. Человек не способен в ограниченное время в условиях производства принимать оптимальные решения по регулированию хода производства. Это объясняется невозможностью не только своевременного получения полной информации о ходе производства, но и учета всей этой информации. На точность решений, принимаемых человеком в данных условиях, оказывает значительное влияние и сравнительно высокая вероятность искажения информации при ее регистрации и прохождении через несколько звень­ ев цепи управления. Кроме того, в подавляющем большинстве случаев решения, принимаемые человеком на основе какого-либо возмущающего воздействия или группы их, доводятся до исполнителей со значительным запаздыванием. Это за­ паздывание происходит вследствие несвоевременного получения информации, причем время запаздывания зависит от скорости сбора и подготовки первичной информации к обработке, скорости анализа информации и принятия на его основе решения, ранга иерархии и времени доведения до исполнителей выработанного решения.

Процесс совершенствования систем управления может развиваться двумя путями. Первый из них — организационно-экономический, заключающийся, в основном, в обеспечении четкого разграничения функций и ответственности работников системы управления и создания всех условий для ‘максимального обеспечения материальной заинтересованности каждого работника в устойчивом функционировании объекта.

Второй путь, неразрывно связанный с первым и являющийся его логическим продолжением; заключается в применении в управляющей системе автоматичес­ ких устройств, позволяющих разгрузить человека от монотонного умственного труда, а также уменьшить, а иногда и устранить отдельные недостатки человека как средства управления. Этот путь предполагает широкое использование раз­ личных устройств вычислительной техники и оргтехники для сбора, передачи,

путь не должен предшествовать первому, так как это может привести в конечном итоге к дискредитации самого принципа автоматизации управления.

Анализ исторических аспектов развития систем управления, оснащенных вычислительной техникой, свидетельствует о том, что оннв прошли три этапа и взддят в четвертый. Первый этап характеризовался тем, что отдельные задачи планирования и управления программировались и решались с помощью ЭВМ,

не содержащие внешних устройств и устройств сопряжения с каналами связи.

Второй этап ознаменозался включением ЭВМ в состав системы управления в качестве основного средства комплексной механизации управленческого труда. ЭВМ на этом этапе работает в режиме советчика, обрабатывая систематически поступающую производственную и планово-экономическую информацию и вы­ давая результаты в удобном для восприятия человеком виде. Вычислительный центр укомплектовывается аппаратурой согласования с каналами связи, дополни­ тельными запоминающими устройствами. Информация доставляется на вычисли­ тельный центр как по каналам связи малой протяженности, так и в виде печат­ ных документов. На этом этапе использовались ЭВМ первого и второго поколе­ нии, преимущественно в локальных системах управления.

Имеющиеся в литературе прогнозы предсказывают дальнейшее повыше­ ние роли и значения технических средств сбора и передачи информации, средств связи между ЭВМ,ча также средств доставки переработанной информации по­ требителям. Одновременно с этим неизмеримо возрастают требования к их ка­ чественным показателям.

Технические средства сбора и передачи информации (ТССПИ), составляющие предмет данного рассмотрения, являются наиболее емкой составной частью си­ стемы управления как по капитальным вложениям (50—80%, а иногда и более), так и по трудозатратам на выполнение операций по сбору и первичной перера­ ботке производственной информации (не менее 60%). Примерная классификация ТССПИ приведена на рис. 3 и охватывает наряду с устройствами, непосредственно сопрягаемыми с ЭВМ, традиционные средства передачи различного рода инфор­ мации. При этом имеется в виду, что комплекс связи систем управления должен обеспечить возможность получения информации любого вида со всех производ­ ственных звеньев, включая подвижные объекты, передачу во все производствен­ ные звенья управляющей информации в таком виде, который удобен для ее вос­ приятия или отображения. Для этого могут понадобиться различного рода техни­ ческие средства.

В общем случае каналы связи должны обеспечить: сбор и передачу в пункты первичной обработки и подготовки исходной информации произвольного вида (акустической, алфавитно-цифровой, геометрической, шкальной или визуаль­ ной); передачу преобразованной к виду, удобному для ввода в ЭВМ, информации от пунктов сбора и первичной обработки в ИВЦ; передачу систематизированной промежуточной оперативной информации с пунктов сбора и первичной обработки в местные пункты управления для предварительного анализа и использования; передачу переработанной в ЭВМ информации в пункты управления для отображе­ ния и использования в процессе управления; передачу командно-распорядитель­ ной информации произвольного видас пунктов управления к объектам управления; передачу регламентируемой информации на более высокий уровень системы управления; обмен информацией между ИВЦ; обмен информацией со справочно­ информационными фондами и т. д.

Наиболее общими требованиями к принимаемой информации являются ее своевременность, полнота и верность Своевременность информации, или ее опера­ тивность, достигается наряду с рационализацией информационных потоков путем научно обоснованного выбора наиболее совершенной каналообразующей аппара­ туры и наиболее рациональных схем организации сети. Полнота информации определяется степенью охвата сетью сбора и передачи информации объектов управления. Верность информации характеризуется мерой отклонения принятой информации от переданной и достигается совокупностью ряда организационных и технических мероприятий (метод контрольных сумм, дублирование докумен* тов, многократная передача, помехоустойчивое кодирование, повышение ка­ чества используемых каналов связи, применение специальной аппаратуры с обна­ ружением и исправлением ошибок и т. д.).

Следует иметь в виду, что перечисленные факторы взаимосвязаны, и абсо­ лютного выигрыша по их совокупности получить нельзя.

На рис. 4 представлена примерная обобщенная схема вариантов организации каналов связи информационно-вычислительного центра некоторой системы управ­ ления. Основным средством передачи данных по междугородным каналам связи общего пользования является абонентский телеграф. Скорость передачи в сети абонентского телеграфа в этой пятилетке будет доведена до 200 бод. По некоммутнруемым каналам связи (в основном, между вычислительными центрами) исполь­ зуются высокоскоростные системы передачи данных. Не исключено использо­ вание скоростной аппаратуры передачи данных и по коммутируемым телефонным каналам связи (городским и междугородным), однако имеющие в них место кратко­ временные прерывания и импульсные помехи требуют использования специаль­ ных методов и устройств повышения достоверности информации. Обеспечивая вероятность ошибки не более 10“ в— 10~7, такие мероприятия и устройства не

обеспечивают эффективного использования пропускной способности каналов связи.

В ряде случаев необходимо использование различных каналов на соответ­ ствующих участках тракта передачи данных, в который включаются наряду с проводными радиорелейные и радиолинии. В этом случае требуется согласование характеристик соответствующих каналов.

Рис. 4. Примерная структурная схема взаимодействия различных видов

связи в системе управления:

АТ — абонентский телеграф; АЛ — абонентская линия; НС — непосредственное соединение.

пунктысбора и первичной обработки информации, где ее приводят к виду, удоб­ ному для ввода в ЭВМ. Естественно, что чем протяженнее тракт передачи и чем большее количество разнородных каналов в него входит, тем труднее обеспечить требуемую надежность его работы и достоверность передаваемой информации.

Перечислим наиболее общие требования, предъявляемые к техническим сред­ ствам сбора и передачи информации:

обработка всех или отдельных (в зависимости от потребности) видов сообще­ ний, предусмотренных в обслуживаемой системе управления;

коммутация сообщений в требуемые пункты в определенные моменты вре­ мени, согласование коммутируемого оборудования по входу и выходу;

обеспечение такой емкости сети, которая позволила бы одновременную пере­ дачу требуемого объема нагрузки;

обеспечение требуемой достоверности (минимума потерь)-информации, цирку­ лирующей в системе управления;

обеспечение требуемых характеристик надежности; обеспечение высоких эксплуатационных качеств, удобства управления и об­

служивания, доступности; обеспечение заданной эффективности при условии выполнения всех других

требований.