Устройство каналов ввода аналоговых сигналов

Централизованные УВВС используются для создания несложных автономных компьютерных систем управления небольшими объектами, поэтому такие УВВС иногда называют локальными. Структурная схема централизованных УСО и УВВС изображена на рис.1.1. В таких устройствах каждый датчик или

исполнительное устройство подключаются к УВВС компьютерной системы с помощью индивидуальной линии связи, т.е. по радиальной структурной схеме. Учитывая высокие стоимости медных линий связи и работ по их прокладке, применение централизованных УВВС для сопряжения с протяженными и сложными объектами экономически нецелесообразно. Централизованные УВВС, как правило, подключаются с помощью шинной интерфейсной схемы к системной шине расширения (либо к одной из внешних шин) компьютера, поэтому эти УВВС размещают в корпусе компьютера или рядом с ним. Обычно управление работой УВВС этой группы производится компьютером, поэтому наличие собственных процессоров у этих УВВС не является обязательным, хотя современные УВВС нередко содержат встроенные цифровые процессоры сигналов (ЦПС) или программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС).

Распределенные УВВС используются для создания компьютерных систем управления сложными и протяженными (сотни – тысячи метров) в пространстве объектами. Например, на железнодорожном транспорте это системы управления сортировочными горками, диспетчерские центры управления движением проездов, энергоснабжением и т.п. Распределенное УВВС, структурная схема которого изображена на рис.1.2., реализуется на основе локальных УВВС, объединяемых специальными промышленными коммуникационными сетями – полевыми шинами (Fieldbus). Сети Fieldbus являются разновидностью

коммуникационных сетей общего назначения, предназначенной для работы в промышленных условиях. Их отличительными особенностями являются высокая помехоустойчивость, предсказуемость времени доставки информации, невысокая стоимость и возможность самовосстановления в случае нештатных ситуаций. Примерами промышленных сетей являются сети Modbus, Profibus, Industrial Ethernet, Interbus, DeviceNet, CANopen, Foundation Fieldbus, LONWorks, ASI /5,6/. Структурные схемы локальных и централизованных УВВС во многом подобны, но имеется и ряд отличий. В локальных УВВС распределенных систем вместо шинных интерфейсных схем применяются сетевые адаптеры, с помощью которых УВВС подключаются к промышленной локальной сети. Такое подключение позволяет расположить локальные УВВС рядом с объектом управления. Каждое из локальных УВВС имеют малое число входов и выходов, к которым подключаются только близко расположенные датчики и исполнительные устройства, что сокращает стоимости линий связи и работ по их прокладке. С другой стороны из-за удаленности локальных УВВС от компьютера, централизованное оперативное управление их работой практически трудно осуществимо. Кроме того каждое из локальных УВВС должно поддерживать тот или иной сетевой протокол обмена, принятый в распределенном УВВС. Поэтому каждое локальное УВВС обязательно содержит встроенный процессор, выполняющий функции управления УВВС и сетевой поддержки. В современных локальных УВВС на встроенный процессор дополнительно возлагают некоторые функции управления объектом, выполняющиеся в жестком реальном времени. Таким образом, современные распределенные УВВС трансформируются в распределенные системы управления, которые по сравнению с централизованными системами являются более производительными, гибкими, легко масштабируемыми и надежными.

На практике возможны случаи одновременного использования в компьютерной системе УВВС двух рассмотренных групп: близко расположенные датчики и исполнительные устройства подключаются с помощью централизованных УВВС, а удаленные – с помощью распределенных УВВС.