Тема 4.1. Основные предпосылки использования распределенных сетевых технологий в АСНИКИ

Лекция 7

Раздел 4. Сетевые технологии в автоматизированных системах научных исследований и комплексных испытаний (АСНИКИ)

Ранее мы уже выяснили, что основные элементы эксперимента - это:

- экспериментатор,

- объект экспериментального исследования и

- средства экспериментального исследования.

К последним относятся:

1) оборудование для проведения эксперимента (устройства, позволяющие создавать определенные экспериментальные условия);

2) устройства, служащие для восприятия и извлечения информации об исследуемом объекте (датчики);

3) технические средства, обеспечивающие наблюдение за поведением изучаемого процесса, количественное измерение, передачу, регистрацию, обработку,хранение и представление информации об исследуемом объекте;

4) математическое обеспечение системы автоматизации.

В течение последних 20 лет ядром измерительной революции является ЭВМ.

Компьютер трансформирует решения в области измерений и автоматики в науке и производстве из разрозненного набора трудно совместимых приборов и устройств в тесно интегрированные, высокопроизводительные системы.

В связи с развитием технологии БИС существенно уменьшились размеры процессоров, запоминающих и других устройств, снизились их стоимость и потребляемая мощность.

Стали доступными для массового пользователя малогабаритные процессоры с высокими эксплуатационными характеристиками.

Это позволило расширить возможности терминалов, подсоединяемых к центральной ЭВМ.

В результате стали повсеместно проектироваться системы распределенной обработки.

Такие системы создаются размещением терминалов во всех требуемых пунктах.

Таким образом, именно в этих пунктах стали возможными редактирование и контроль данных при вводе-выводе, вычислительные операции и другая простейшая обработка информации.

Система распределенной обработки - это физическая структура, в которой большое число процессоров, интеллектуальных и других терминалов соединены различными каналами связи.

Выполнение всех необходимых функций системы распределенной обработки осуществляется соответствующими процессорами.

Для обеспечения согласованной работы последние выполняют и управляющие функции по приему и передаче обрабатываемых данных.

Рассмотрим источники снижения затрат при распределенной обработке данных.

Существуют три основные предпосылки повсеместного переход разработчиков систем автоматизации к применению распределенных сетевых технологий.

1. Изделия из кремния дешевеют, изделия из меди дорожают.

За последние годы эта тенденция стала особенно заметна.

Прошли те времена, когда нормой жизни считался огромный шкаф, заполненный автоматикой, с выходящими из него толстыми пучками кабелей, ведущими к датчикам и исполнительным механизмам.

Сегодня в большинстве случаев становится экономически целесообразной установка на площади цеха или участка нескольких локальных контроллеров или интеллектуальных устройств согласования с объектом (УСО), объединенных в единую сеть, чем прокладка разветвленных кабельных систем.

2. Стоимость работ по установке, тестированию, вводу в эксплуатацию и сопровождению централизованной системы гораздо выше, чем у распределенной.

Количество проводных соединений в централизованной системе, как минимум, в два раза больше, чем в распределенной (рис.1).

Рис.1. Принципы построения централизованной сети

Нужно учитывать

- многократно возрастающую вероятность ошибки при монтаже проводников в многочисленных кроссовых клеммных колодках и

- сложность поиска и устранения неисправностей.

Отдельно стоит упомянуть о ситуации, когда в составе объекта управления появляется еще несколько входных или выходных каналов.

Добавление новых линий связи к уже проложенной кабельной системе - занятие не из простых.

3. Растущая потребность в "распределенном интеллекте".

Сегодня, когда микропроцессоры и другие специализированные микросхемы стали достаточно дешевыми, стало целесообразным выделять в общей системе АСУ отдельные локальные задачи, решение которых поручать локальным контроллерам.

Контур управления, таким образом, замыкается на нижнем уровне.

Такая архитектура существенно увеличивает производительность, надежность и масштабируемость систем.

Кроме того, современные исполнительные механизмы, как правило, уже сами являются интеллектуальными и законченными "субъектами" промышленных сетей.

Рис. 2. Принципы построения распределенной сети

Системы распределенной обработки создаются поэтапно.

В первую очередь организуется выполнение самых необходимых функций, а затем по мере расширения систем с учетом совершенствования технологии к системе подсоединяются процессоры, обеспечивающие повышение ее гибкости.

В таких системах как для технического, так и программного обеспечения оказывается целесообразной модульная структура.

Для этого автономно работающее программное обеспечение распределяется по отдельным процессорам.

Таким образом можно частично сократить затраты на разработку программного обеспечения.

Для современных систем автоматизации большую значимость приобретает проблема отказов.

При отказах отдельных устройств эксплуатационные характеристики системы распределенной обработки в целом ухудшаются, а ее функциональные возможности ограничиваются.

Тем не менее система продолжает функционировать за счет использования других, нормально работающих устройств.

Таким образом, в рассматриваемых системах распределяются не только функции, но и опасность аварийного останова из-за отказов.

При распределенной обработке можно реализовать безотказную систему, которая будет продолжать нормально функционировать и при отказах отдельных устройств.

Дата добавления: 2014-01-05