﻿30. Принципы построения и структуры систем
Наиболее перспективным методом разработки и производства информационно-измерительных систем является метод агрегатно-модульного построения из сравнительно ограниченного набора унифицированных, конструктивно законченных устройств, называемых функциональными блоками (ФБ) или  узлами (ФУ).  Типичная структура ИИС содержит первичные измерительные преобразователи (ПИП), средства электроизмерительной техники (ЭТ), преобразующие поступающую от ПИП информацию, центральный процессор (ЦП) и средства сопряжения ИИС с ЦП.
При построении агрегатированных систем должны быть решены задачи совместимости и сопряжения функциональных блоков как между собой, так и с внешними устройствами. Применительно к ИИС существует пять видов совместимости:
1) информационная, которая предусматривает согласованность входных и выходных сигналов по видам и номенклатуре, информативным параметрам и уровням;
2) конструктивная, обеспечиваемая согласованностью эстетических требований, конструктивных параметров, механических сопряжений блоков при их совместном использовании;
3) энергетическая, предполагающая согласованность напряжений и токов, питающих блоки;
4) метрологическая, обеспечивающая сопоставимость результатов измерений, рациональный выбор и нормирование метрологических характеристик блоков, а также согласование параметров входных и выходных цепей;
5) эксплуатационная, т.е. согласованность характеристик блоков по надежности и стабильности, а также характеристик, определяющих влияние внешних факторов.
Связь между функциональными блоками ИИС и их совместимость устанавливается посредством стандартных интерфейсов. Под интерфейсом понимается совокупность механических, электрических и программных средств, позволяющих объединять блоки в единую систему.
В зависимости от принятого в системе способа управления работой функциональных блоков различают ИИС децентрализованного и централизованного управления. В первом случае состав технических и программных средств, а также режим работы функциональных блоков неизменны. Возможности такой системы ограничены, однако она обладает простотой и невысокой стоимостью. Во втором случае система содержит центральное устройство управления – контроллер, который изменяет количество взаимодействующих функциональных блоков и связи между ними, управляет работой функциональных блоков и т.п., т.е. гибко изменяет возможности системы.
Структуры систем с децентрализованным управлением не отличаются многообразием. На рис.9.1 показана одна из них – с цепочечным (последовательным) соединением функциональных блоков ФБ1, ФБ2, …, ФБn. Все сигналы передаются по индивидуальным для каждого ФБ проводным линиям, а сами ФБ выполняют заранее заданную операцию преобразования измерительной информации. Примером таких ИИС могут служить системы централизованного контроля параметров многих технологических процессов. Такие системы обычно содержат ряд первичных измерительных преобразователей; циклический коммутатор, посредством которого каждый преобразователь подключается к ИИС; ряд последовательно включенных групповых нормирующих преобразователей, предназначенных для фильтрации, масштабного преобразования и линеаризации выходных сигналов первичных преобразователей; аналого-цифровой преобразователь; специализированное устройство обработки информации и регистратор.
Структурные схемы ИИС с централизованным управлением разнообразнее. К ним относятся структуры радиальная, магистральная, радиально-цепочечная и радиально-магистральная.                                               

                                                      
 
Рис.9.1. Цепочечная структура ИИС

 Радиальная структура ИИС показана на рис.9.2. В ней обмен сигналами взаимодействия между ФБ происходит через контроллер. Это позволяет программировать блоки путем подачи программных сигналов от контроллера, изменять порядок обработки информации и т.д. В данной структуре каждый ФБ подключается к контроллеру посредством индивидуальных шин. Шина – это совокупность проводных линий, каждая из которых предназначена для передачи определенного вида сигналов – информационных, управляющих или адресных. Однако увеличивать число ФБ в таких структурах трудно из-за усложнения контроллера. 

 
Рис.9.2. Радиальная структура ИИС

Магистральная структура ИИС показана на рис.9.3. Особенность данной структуры заключается в наличии общей для всех ФБ шины, по которой передаются сигналы взаимодействия. Эта шина называется магистралью. Магистральная структура легко позволяет увеличивать число ФБ в системе и применяется для решения задач автоматизации различных экспериментальных исследований.
Радиально-цепочечная и радиально-магистральная структуры представляют собой комбинацию рассмотренных выше структур.

                                                  
 
Рис.9.3. Магистральная структура ИИС

