Лекция 16
Иформационно-измерительные системы
Иформационно-измерительные системы (ИИС) можно разделить на следующие группы:
Измерительные.
Автоматического контроля.
Технической диагностики.
Идентификации (распознавания образов).
Любая ИИС имеет сложную структуру и включает в себя много устройств различного назначения – датчики, контроллеры, измерительные преобразователи и т.д. Для того чтобы эти устройства могли функционировать совместно они должны иметь общий стандартный интерфейс. Чаще других применяют приборные стандартные интерфейсы IEEE-448 и HP-IP (ГОСТ 26.003-80). Эти интерфейсы ориентированы на сопряжение устройств, располагаемых на расстоянии 20 м, и позволяют иметь в системе до 15 приборов.
Все приборы, входящие в состав ИИС можно разделить на 4 группы:
Группа А- осуществляет функции приема, передачи данных и управления объектом.
Группа В- осуществляет функции приема и передачи данных.
Группа С- осуществляет функции только передачи данных.
Группа D- осуществляет функции только приема данных.
Структура, включающая в себя приборы всех групп, объединенных общей шиной показана на рисунке.
Расшифровка сигналов:
Шина данных DIO- предназначена для передачи информации.
Шина согласования.
DAV- линия сопряжения данных.
NRED- линия готовности к приему.
NDAC- сигнал данные приняты.
Шина общего управления.
Линия ATN- управления для команды посланной контроллером).
Линия IFC- очистка интерфейса.
Линия SRQ- запрос на обслуживание.
Линия REN- разрешено дистанционное управление. (Приводит все схемы в нормальное состояние).
Линия EOT- конец обработки, конец идентификации. (Посылка команды указывающий на окончание передачи сообщений по шине данных).
Одна из работающих в области физических исследований информационно-измерительных систем получила название KAMAC (КАМАК).
Система КАМАК.
Основные структуры системы
Основой системы КАМАК является крейт с 25 ячейками (станциями), в которые по направляющим вставляются модули, включая контроллер. Модуль может занимать одну или несколько ячеек. Обмен данными между модулями происходит по внутренним шинам крейта - горизонтальной магистрали и организуется контроллером. Существует несколько конфигураций системы, обусловленных выбранным способом управления крейтом и организацией его связи с управляющей ЭВМ.
Возможны два основных варианта ее реализации системы. Первый - на основе программируемого управления крейтом с использованием простого ориентированного на пользователя языка для организации часто проводимых операций, таких как, например периодический опрос содержимого счетчиков импульсов и передача результатов счета в память. Второй вариант автономной системы базируется на управлении крейтом программируемым компьютером, который встраивают в контроллер крейта (микропроцессорный контроллер) или в качестве вспомогательного контроллера размещают в одной из ячеек крейта и связывают со стандартным контроллером крейта дополнительной магистралью.
Непосредственное управление от компьютера в этом случае не предусмотрено, однако допускается обмен с внешней ЭВМ - передача ей сжатых данных измерений и прием системной информации для управления.
Система с вертикальной магистралью.
Обмен информацией между несколькими крейтами (максимально до семи) и компьютером может осуществляться через так называемую вертикальную магистраль с параллельной передачей данных. Подобная структура из-за больших затрат на организацию кабельной магистрали с параллельными линиями оказывается целесообразной для средних и больших пространственно ограниченных систем. Скорость передачи данных в магистрали может превышать 107 бит/с. При определенных условиях к компьютеру может быть присоединено несколько вертикальных магистралей.
Основные схемы реализации таких систем показаны на рисунках.
КК- контроллер крейта.
Схема радиальной структуры системы. Позволяет объединить до 4-х крейтов.
КВ- контроллер ветви.
Магистральный тип системы. Подключение крейтов осуществляется через контроллеры А к единственному контроллеру ветви КВ.
СК- системный крейт.
Радиально-магистральный тип системы. Специальные системные контроллеры СК подключаются радиально. Они позволяют подсоединить реализованные в виде КАМАК контроллеры ветви КВ.
Пространственно-распеделенная система.
Для систем, элементы которых удалены друг от друга на значительные расстояния, используется канал с последовательной передачей данных между компьютером и крейтами. Канал представляет собой однонаправленную замкнутую цепь (кольцевую магистраль), в которую последовательно друг за другом включают до 62 крейтов. Двоичные данные передаются поразрядно или пословно (побайтно) со скоростью, обусловленной характеристиками каналов связи. Так, например, при использовании телефонных линий связи скорость передачи оказывается существенно меньше в сравнении с параллельной передачей данных в вертикальной магистрали.
Структура системы с последовательной организацией связей показана на рисунке.
Обозначения:
ПКВ- последовательный контроллер ветви.
ПКК- последовательный контроллер крейта.
Структура команд КАМАК.
Командное слово согласно ГОСТу 26.201-80 выглядит следующим образом.
Модульный принцип построения обеспечивает возможность создания агрегатных комплексов.
Конструктивная однородность системы достигается путем унификации.
Магистральная структура информационных связей между функциональными блоками достигается за счет использования машинно-независимой магистрали крейта.
Широкое применение программного управления обеспечивает гибкость реализуемых системой алгоритмов.
В настоящее время разработано более 200 блоков различного назначения.
Технические характеристики системы:
Число каналов – 32.
Максимальный уровень коммутируемого сигнала – 10 В.
Минимальная частота переключений – 50*103 перекл/сек.
Рабочая частота – более 15 МГц.
Интерфейс телетайпа предназначен для передачи данных в двух направлениях и работает по коду ASC-II.
Число разрядов слова телетайпа – 8 (DOS).