Информационно-измерительные системы.

Вторая ступень автоматизации — создание гибких измерительных систем (ГИС) на основе цифровой техники. В ГИС программным (soft) способом перестраивают систему, способную измерять различные параметры и менять режим измерений без изменения аппаратной (hard) части системы. Такие системы — измерительно-информационные системы (ИИС) — представляют собой совокупность средств измерения нескольких физических величин и вспомогательных устройств. Задача ИИС заключается в получении измерительной информации об исследуемом объекте в динамике (в условиях функционирования или хранения). ИИС предназначены для целевого оптимального проведения измерений и обеспечивают достоверной информацией смежные системы высшего уровня. В их задачу входит:

- получение измерительной информации об исследуемом объекте,

- преобразование входной информации в выходную,

- передача и представление полученной информации оператору (компьютеру),

- отображение, запоминание и формирование управляющих воздействий.

По назначению ИИС разделяются на несколько групп:

- системы сбора измерительной информации по исследуемому объекту — измерительные системы;

- системы автоматического контроля за работой узлов, технологических процессов, агрегатов;

- системы диагностики и выявления неисправностей изделий;

- системы телеметрии, обеспечивающие сбор измерительной информации с удаленных объектов.

По структуре ГИС разделяются на интерфейсные, микропроцессорные и компьютерно-измерительные.

Современные ИИС строятся по агрегатному принципу, что позволяет значительно сократить время разработки системы и ввода ее в действие. В процессе эксплуатации система легко перенастраивается при изменении требований к ней. При агрегатном построении ИИС упрощается замена функциональных узлов на более совершенные.

По способу обмена сигналами взаимодействия, обеспечивающими согласованное преобразование информации всеми функциональными узлами системы, по способу управления и по структуре построения ИИС разделяются на децентрализованные и централизованные.

Децентрализованные ИИС имеют постоянный состав функциональных узлов и режим их работы. Возможности таких систем ограничены, но они отличаются простотой, малыми габаритными размерами и низкой стоимостью. В настоящее время децентрализованные ИИС практически не применяются.

Централизованные ИИС содержат центральное устройство управления (контроллер), задающее режим работы функциональных узлов путем изменения их состава, количества и связей между ними, в результате чего изменяются функциональные возможности системы.

Централизованные ИИС весьма разнообразны и по структуре подразделяются на радиальные (рис. 9.1, а), магистральные (рис. 9.1, б), радиально-цепочечные и радиально-магистральные.

Рис. 9.1. Схемы ИИС радиальной (а) и магистральной (б) структуры

Через контроллер осуществляется обмен сигналами взаимодействия между функциональными узлами (ФУ), что позволяет программировать их путем подачи соответствующих сигналов от контроллера и изменять порядок обработки информации. В ИИС радиальной структуры каждый ФУ подключается к контроллеру с помощью индивидуальных шин. Недостатком радиальной структуры являются трудности в наращивании функциональных узлов из-за усложнения контроллера. Поэтому более широкое применение нашли ИИС магистральной структуры.

Наличие однопроводной или многопроводной шины (магистрали) является общей чертой всех ФУ. По магистрали передаются сигналы взаимодействия, причем каждый такой сигнал адресуется к конкретному ФУ. В магистральной структуре легко наращивать количество ФУ в системе, что позволяет использовать ее для решения задач по автоматизации различных экспериментальных исследований.

Использование современных цифровых средств привело к изменению структуры ИИС, позволяющем максимально перенести обработку измерительной информации к месту ее формирования. Такое решение получило название конвейерной обработки измерительной информации в ИИС.

ИИС включает в себя комплекс первичных преобразователей, устройства сбора и обработки информации, устройства вторичной обработки информации, средства управления и контроля, средства связи с другими системами, накопители информации.

Работа ИИС основана на использовании систем нескольких видов: с заранее заданным алгоритмом работы (жесткая система), программируемые (гибкая система), адаптивные, виртуальные, интеллектуальные.

Любая ИИС с вычислительными комплексами включает в себя математическое, программное и информационное обеспечение, а также метрологическое обеспечение, обслуживающее всю измерительную систему

Определяющими в эксплуатации ИИС являются эргономические показатели дисплея и управляющих элементов — интерфейсов пользователя. Интерфейс пользователя — это устройство сопряжения, осуществляющее взаимодействие персонального компьютера (ПК) со средствами измерений и другими внешними техническими системами.