Информационные и управляющие системы

Структура информационных и управляющих систем определяется их назначением и выполняемыми функциями. Например, существуют системы сбора информации, состоящие из чувствительных элементов (сенсоров) и преобразователей, которые часто называют датчиками.

Структурная схема системы сбора информации представлена рис. 3.12.

Рис. 3.12. Структурная схема системы сбора информации

Управление системой осуществляется диспетчерской ЭВМ, которая запрашивает данные от контроллеров К1 и К2, проводит предварительную обработку данных от датчиков D_ij, хранение информации, и представление данных на экране монитора (средства отображения) в удобном для оператора виде. Контроллеры проводят опрос нескольких датчиков D_ij, оцифровку получаемых сигналов, простейшую обработку и хранение данных до запроса от диспетчерской ЭВМ и передачу данных по запросу.

В отличие от системы сбора информации, система управления (рис. 3.13) содержит дополнительно средства управления и исполнительные устройства, действующие на объект управления. Оператор (ОП) может контролировать процесс управления и менять параметры системы. Как видно на схеме, информационные потоки играют важную роль в системе управления.

Рис. 3.13. Структурная схема системы автоматического управления с контроллером

На схеме рис. 3.13 приняты следующие обозначения: П – процессор, ПЗУ (ОЗУ) – постоянное и оперативное запоминающие устройства, Д (ЦД) – датчики аналоговые и цифровые, ИО (ЦИО) –исполнительные устройства аналоговые и цифровые, ВП- внешний процессор, В – устройство ввода, УВВ - устройство ввода/вывода.

Кроме информационных и управляющих систем существуют системы автоматизированного управления (САУ) объектами, в которых нет оператора, а процесс управления осуществляется полностью в автоматическом режиме. Макроструктура САУ объектами аналогична представленной на рис. 3.13 (только не имеет оператора). Роль оператора выполняет управляющее устройство, обычно микропроцессор по программе или управляющая ЭВМ (контроллер).

Макроструктура более сложных автоматизированных систем управления (АСУ) предприятиями и организациями имеет несколько подсистем, которые содержат САУ более простых систем низшего уровня, которые сами могут быть довольно сложными информационно-управляющими системами.

Соединение управляющих ЭВМ и диспетчерской ЭВМ образует вычислительную сеть, объединенную магистральным интерфейсом.

Интерфейс – совокупность унифицированных аппаратных, программных и конструкторских средств, осуществляющих взаимодействие модулей УВМ и внешних устройств.

Интерфейс обеспечивает процессор + ОЗУ + программа или процессор + каналы Ввода/Вывода;

Малый интерфейс, обеспечивает соединение УВМ с объектами управления.

Комбинированный интерфейс – это радиальный интерфейс и общая шина данных.

Устройство сопряжения – это интерфейсный узел + управляющее устройство (УУ) – осуществляет управление программой (драйвером).

Необходимо отметить интенсивное развитие и совершенствование отраслевых информационных вычислительных систем (банковских, коммунальных, военных, электроэнергетических и т.п.). Специфика корпоративных и служебных сетей заключается в их закрытости и конфиденциальности информации, что приводит к необходимости создания технических и программных средств контроля несанкционированного доступа к управлению и информационным ресурсам. Однако иерархические принципы организации остаются практически без изменения.

В заключение отметим, что импульсная цифровая техника нахо­дит все более широкое применение в быту, промышленности и телекоммуникационных сетях коллективного пользования, поэтому важно знать общие принципы построения цифровых устройств, их особенности, области применения и основные параметры. Прогрессивное развитие электронной техники идет в направлении увеличения функциональных возможностей микросхем, увеличении степени интеграции, повышения быстродействия, снижения потребляемой мощности. Эти направления поддерживаются интенсивными работами в области нанотехнологии и, в частности, работами по созданию новых материалов и новых наноразмерных электронных структур.

Контрольные вопросы

1. Что представляет собой логический элемент, какие основные логические элементы вы знаете, и какие логические операции они выполняют?

2. На каких полупроводниковых структурах создаются логические элементы И, ИЛИ, НЕ?

3. В чем состоит преимущество универсального логического элемента И—НЕ и как он реализуется?

4. В чем преимущество универсального логического элемента И—НЕ по МОП технологии?

5. Почему триггер можно использовать в качестве запоминающего устройства и переключателя?

6. Какие типы триггеров вы знаете, и каковы их особенности?

7. Каковы области применения триггеров?

8. Какие логические устройства и микросхемы вы знаете, каковы их особенности?

9. Где применяется импульсная цифровая техника?

10. Что представляет собой регистр памяти, из каких элементов он состоит?

11. Что представляют собой АЦП и ЦАП и где они применяются?

12. В чем состоит сходство и различие процессора, контроллера и ПЭВМ?

13. В чем состоит сходство и различие систем сбора информации и систем управления?

14. Чем отличаются САУ от АСУ?