Материал: 2015 [Тынчеров] Основы автоматизации ТПНП

Каналом связи называется совокупность технических средств и тракта для передачи сообщений на расстояние независимо от других каналов. Он образуется в линии связи — проводной, радиолинии и др.

Линия связи — это физическая среда или тракт, по которым происходит передача сигналов между КП и ПУ, например проводная или кабельная линия, оптоволокно, выделенный телефонный канал, радиоканал и т. п.

Способ кодирования данных и порядок обмена посылками обычно называют протоколом обмена.

Мнемонический щит представляет собой табло с пассивной схемой контролируемого объекта и активными элементами, отображающими текущее состояние объекта.

Автоматизированное рабочее место (АРМ) — это рабочее место специалиста в какой-либо предметной области, оборудованное компьютером и специальным программным обеспечением, помогающее решать задачи в рамках деятельности этого специалиста (например, АРМ диспетчера, АРМ технолога и т. п.). АРМ может быть оснащено дополнительным нестандартным оборудованием.

В современных системах телемеханики большое внимание уделяется их программному обеспечению и интеграции с действующими системами и программными комплексами. В программном обеспечении наблюдается тенденция к стандартизации программных интерфейсов систем сбора данных и обрабатывающих программ, обеспечению возможности экспорта собранных данных в специализированные программы (расчета режимов, планирования, аналитические, АРМ специалистов).

С технической стороны в системах все чаще используются современные скоростные каналы связи (оптоволокно, Ethernet) и беспроводные технологии (например, транкинговая и сотовая связь). К традиционным функциям телемеханики (телесигнализация, телеизмерение, телеуправление) добавляются функции различного учета, транспорта данных с локальных автоматических приборов.

При управлении производственным процессом происходит постоянный обмен различными сообщениями о событиях, происходящих в той или иной точке процесса.

Эти сообщения несут информацию о его состояниях или предназначены для изменения этих состояний — например, сообщение об

изменении давления в трубопроводе или команда на закрытие задвижки.

Для получателя сообщения, как правило, интерес представляет только его новая часть — информация, т. е. содержательные сведения (данные), ранее ему неизвестные. Сообщения передаются с помощью сигналов.

Сигналом называется носитель (переносчик) сообщения. Процесс передачи сообщений условно представлен в виде схе-

мы, показанной на рисунке 8.2. Сообщение от источника поступает в передающее устройство, которое преобразует его в сигнал, передаваемый по каналу связи. Процесс автоматического преобразования в сигнал, происходящий в передающем устройстве, включает в себя одну или несколько из следующих операций: преобразование из одной физической формы в другую, квантование, модуляция, кодирование. Канал связи начинается на входе передающего устройства и кончается на выходе приемного устройства. В процессе передачи на сигнал накладываются различные помехи. Приемное устройство отфильтровывает их и восстанавливает по полученному сигналу сообщение для получателя.

Рис. 8.2 — Одноканальная система передачи сообщений

всистемах телемеханики

Взависимости от характера изменения во времени сообщения делятся на четыре группы:

1) непрерывные;

2)дискретные по времени;

3)дискретные по множеству;

4)дискретные по времени и по множеству.

Процесс наложения сообщения на переносчик информации называется модуляцией. Основной смысл модуляции — передача низкочастотного сообщения высокочастотным сигналом.

Преимущества: значительное уменьшение мощности передатчика и затухания сигнала; возможность одновременной передачи по одной линии связи разных сообщений; повышение достоверности передаваемых сообщений вследствие лучшей помехозащищенности модулированных сигналов.

В зависимости от того, какой параметр переносчика меняется, модуляция может быть непрерывной (амплитудной, частотной, фазовой) или импульсной (широтно-импульсной и т. д.). А параметры сигнала, используемые для передачи, называются импульсными при-

знаками.

К ним относятся:

1)полярность — этот признак является наиболее помехозащищенным, но позволяет формировать только два различных состояния;

2)амплитуда импульса — с помощью этого признака можно сформировать любое число состояний, но амплитуда сигнала наиболее подвержена действию помех; кроме того, если амплитуды соседних сигналов отличаются незначительно, их трудно различать на приемной стороне;

3)длительность импульса;

4)частота импульсов;

5)фаза импульса — с помощью этого признака обычно тоже формируется только два состояния, одному из которых соответствует посылка импульса, синфазного опорному сигналу, а другому сообщению — импульса, находящегося в противофазе с опорным сигналом.

Кодирование — это преобразование по определенному правилу дискретного сообщения в дискретный сигнал в виде кодовых комбинаций. Обратный процесс (декодирование) должен однозначно восстановить передаваемое сообщение. Целью кодирования является эффективное использование каналов связи и увеличение достоверности передачи информации.

Код — система условных знаков, символов для передачи, обработки и хранения различной информации.

Конечная последовательность кодовых знаков называется кодовым словом. Число различных символов, которые используются в словах кода, называется основанием данного кода, а сами символы составляют так называемый кодовый алфавит.

Число элементов кода в кодовом слове определяет его длину, или разрядность, п.

В качестве примера представлена запись чисел от 0 до 9 четырехразрядным двоичным кодом.

Двоично-десятичный код позволяет записать каждый разряд десятичного числа в виде четырехразрядного двоичного кода, т. е. в двоичной системе счисления представляется отдельно каждая цифра. Например, число 8 247 запишется в виде 1000 0010 0100 0111 (8–

>1000, 2–>0010, 4–>0100, 7–>0111).

Коды, позволяющие обнаружить ошибку, называются обнаруживающими. Коды, позволяющие обнаружить и исправить ошибки,

называются корректирующими.

Вцифровых устройствах носителем информации является цифровой двоичный код. Этот код состоит из множества двоичных разрядов, каждый из которых принимает только два фиксированных значения — «0» или «1». Двум двоичным цифрам соответствуют два состояния электронной схемы.

Основанием системы служит число два (2), а коэффициентами могут быть только две цифры — ноль (0) и единица (1), которые называют битами (двоичными цифрами).

Влюбой системе кодирования должно выполняться неравен-

ство:

где N — количество кодируемых объектов;

S — основание кода (основание системы счисления);

n — длина кода (количество разрядов в кодовом слове).

Например, для записи числа 14 в двоичной системе счисления необходим четырехразрядный код: 24 = 16, 14 < 16.

Для хранения и обработки информации в виде текстов, формул и чисел необходимо с помощью бит закодировать около 150 различных символов (заглавные и строчные буквы латинского и русского

алфавитов, знаки препинания, математические знаки, десять цифр и т. п.), т. е. N ~ 150.

Для этого необходимы 8-разрядные коды (28 = 256). Восьмиразрядный код называют байтом. Емкость памяти ЭВМ

оценивают в килобайтах (Кбайт), мегабайтах (Мбайт) и гигабайтах (Гбайт).

Все цифровые устройства основаны на принципе многократного повторения относительно простых базовых логических схем. Связи между этими схемами строятся на основе чисто формальных методов.

Инструментом такого построения служит булева алгебра, названная по имени одного из ее разработчиков — английского математика Дж. Буля. Применительно к цифровой технике она называется также алгеброй логики. Логическая переменная имеет только два значения, которые обычно называются логическим нулем и логической единицей и обозначаются «0» и «1» или просто 0 и 1.

Существует три основные операции между логическими переменными:

конъюнкция (логическое И);

дизъюнкция (логическое ИЛИ);

инверсия (логическое НЕ).

Конъюнкция называется также логическим умножением:

где F — логическая (булева) функция; А и В — логические переменные.

Значения этих логических функций для всех возможных значений двух переменных называются таблицей истинности.