Базовые технологии обработки данных 1
Основные функции управления в технических системах Информационные функции - это функции, содержанием которых является сбор, обработка и представление информации для последующей обработки. К ним относят диспетчерский централизованный контроль и измерение технологических параметров, вычисление параметров технического процесса, формирование и выдачу текущих и обобщающих показателей оперативному персоналу, подготовку и передачу информации в смежные системы управления. Функции управления и регулирования – к ним относят регулирование (стабилизацию) отдельных технологических переменных, логическое управление операциями или аппаратами, программное логическое управление оборудованием, оптимальное управление установившимися или переходными режимами процесса, адаптивное управление объектов и др. Вспомогательные функции состоят в обеспечении контроля за состоянием функционирования технических и программных средств системы. Информационные и вспомогательные функции являются областью интересов информационных систем, в то время как функции управления и регулирования являются прерогативой теории управления, кибернетики и т. д. 2
Структуры систем управления сложными техническими системами (техническими процессами) базируются на системном подходе, в основу которого положен модульный принципе построения. Структурированный (системный) подход обладает следующими особенностями: - нормализация и фильтрация первичных данных; - стандартные формы сообщений между подсистемами; - гибкие средства интеграции приложений включая все уровни управления. Модульная структура системы управления 3
Модульный подход к построению информационноуправляющих систем обеспечивает возможность их эффективной модернизации, облегчает внесение в них изменений, что в совокупности гарантирует защиту ранее вложенных инвестиций и уменьшает стоимость таких систем в целом. На уровне управления модульный подход иллюстрируется схемой связи компьютера с объектом управления, изображенной ниже. 4
Структурная схема связи компьютера с объектом управления 5
Устройства связи с объектом Важной частью системы управления техническими объектами являются устройства связи с объектом (УСО), назначение которых заключается в сопряжении датчиков аппаратуры и исполнительных механизмов объекта и/или технического процесса с вычислительными средствами системы. УСО представляет собой комплекс в виде специализированных модулей - функциональных блоков, осуществляющих необходимый информационный обмен между техническим объектом и управляющей вычислительной системой. 6
УСО выполняет следующие функции: 1. Нормализация аналогового сигнала - приведение границ шкалы первичного непрерывного сигнала к одному из стандартных диапазонов входного сигнала аналого-цифрового преобразователя измерительного канала. Наиболее распространены следующие диапазоны: 0 -20 м. А, 4 -20 м. А, от 0 до 5 В; от -5 до 5 В; от 0 до 10 В. 2. Предварительная низкочастотная фильтрация аналогового сигнала с целью снижения влияния на результаты измеренных помех различного происхождения. На промышленных объектах наиболее распространены помехи с частотой сети переменного тока, а также хаотические импульсные помехи, вызванные влиянием на технические средства измерительного канала переходных процессов и наводок при коммутации исполнительных механизмов повышенной мощности. 3. Обеспечение гальванической развязки между источником аналогового или дискретного сигнала и измерительными каналами системы. В равной степени это относится к изоляции между каналами дискретного вывода системы и управляемым силовым оборудованием. Помимо собственно защиты выходных и входных цепей, гальваническая изоляция позволяет снизить влияние на систему помех по цепям заземления за счет полного разделения вычислительной системы и контролируемого оборудования. 7
Обработка аналоговых сигналов на уровне управления ТС Первичные датчики вырабатывают сигналы в виде напряжения, силы тока, сопротивления, угла поворота и т. п. в форме непрерывного (аналогового) сигнала. Подводимые к исполнительным механизмам управляющие воздействия должны вырабатываться также в аналоговой форме, как правило, в виде напряжений. Схема ввода/вывода данных на уровне управления ТС показана на рис. 8
Ввод/вывод данных на уровне управления ТС 9
Мультиплексирование и АЦ-преобразование измерительной информации 10
Определение интервала дискретизации Согласно теореме Котельникова, если время между отсчетами τ меньше полупериода Т/2 колебаний (а), то форму сигнала можно восстановить; если же это время больше полупериода (б), то сигнал восстановить не удается. 11
Практические рекомендации по выбору частоты дискретизации: ü Частота выборки связана с полосой пропускания или временем установления замкнутой системы; ü Частота выборки должна быть в 6 -10 раз выше, чем полоса пропускания замкнутой системы; ü Время установления должно соответствовать по крайней мере 5 интервалам выборки (обычно 8 -10) 12
Информационные технологии обработки данных Системы управления базами данных СУБД обеспечивают: - надежное хранение информации в электронном виде; - обеспечение непротиворечивости данных; - предоставление доступа к информации пользователям системы; - защита информации и разграничение прав доступа к ней пользователей; - выполнение функций по преобразованию информации, специфичных для данного приложения; - предоставление удобного интерфейса для конечных пользователей (в перспективе интеллектуальный интерфейс). 13
Информационные технологии обработки данных 14
Информационные технологии обработки данных Модельные системы поддержки принятия решений Модельные системы поддержки принятия решений - это специальный вид компьютерных информационных технологий, помогающих лицу, принимающему решение (ЛПР), в принятии решений при наличии плохо структурированных задач. Принятие решений осуществляется посредством диалога ЛПР с компьютером на основе заложенных в него данных и математических моделей. 15
Информационные технологии обработки данных Выработка решения происходит в результате итерационного процесса, в котором участвуют: · система поддержки принятия решений в роли вычислительного звена и объекта; · человек как управляющее звено, задающее входные данные и оценивающее полученный результат вычислений на компьютере. Окончание итерационного процесса происходит по воле человека (оператора, технолога, ЛПР) 16
Информационные технологии обработки данных В состав модельной системы поддержки принятия решений входят три главных компонента (рис. ): 1) база данных; 2) база моделей; 3) система управления интерфейсом между пользователем и компьютером. 17
Информационная технология экспертных систем Идея технологии экспертных систем заключается в том, чтобы получить от эксперта его знания и, загрузив их в память компьютера, использовать всякий раз, когда в этом возникнет необходимость. Традиционные знания в некоторой предметной области существуют в двух видах - коллективный опыт и личный опыт. Если большая часть знаний в предметной области представлена в виде коллективного опыта (например, теория массового обслуживания), то эта предметная область не нуждается в экспертных системах (рис. а). Если в предметной области большая часть знаний является личным опытом специалистов высокого уровня - экспертов, если эти знания по каким-либо причинам слабо структурированы, то такая предметная область, скорее всего, нуждается в экспертной системе (рис. б). 18
Структура экспертной системы Интерфейс пользователя - это комплекс программ, реализующий диалог пользователя с экспертной системой, как на стадии ввода, так и на стадии получения результатов; Интеллектуальный редактор базы знаний - программа, позволяющая эксперту заранее создавать базу знаний в диалоговом режиме. 19
Информационные системы передачи данных (сетевые технологии) Современная идеология построения сложных автоматизированных систем управления (АСУ) производственными и технологическими процессами развивается в направлении применения распределенных принципов построения систем в противоположность централизованным. Это объясняется различными причинами, наиболее важными из которых являются: - значительное сокращение общих затрат на кабельную сеть, включающих как стоимость самих подключаемых кабелей, так и стоимость монтажных работ; - стремительное удешевление стоимости средств вычислительной техники, позволившее применять автономные вычислители в каждом из узлов АСУ в непосредственной близости от исполнительных устройств и датчиков. 20
Информационные системы передачи данных Информационная структура современного предприятия в целом представляет собой многоуровневое единое информационное пространство, которое создается на основе локальных сетей (как правило, в пределах отдельных цехов, технологических линий и т. п. ), их интеграционного взаимодействия друг с другом, т. е. функционирования на базе корпоративной сети и выхода последней в региональную и глобальную сеть. Очевидно, что сегодня сетевые технологии в производственной сфере - одно из самых важных, бурно развивающихся направлений информационных технологий. 21
Скачать презентацию Базовые технологии обработки данных 1 Основные функции
Лекция 4 Базовые технологии обработки данных.pptx