СИСТЕМА СБОРА И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

Система сбора и обработки данных
Настоящая полезная модель относится к цифровой системе сбора и обработки данных, в которой для защиты аналоговой системы, например, такой как силовая электрическая система, различные параметры, такие как ток или напряжение, представляемые системой, выбираются в заранее определенные временные интервалы и преобразуются аналого-цифровыми преобразователями в числовые данные. По результатам обработки данных определяется состояние системы, создаются управляющие импульсы в соответствии с определенными состояниями, таким образом защищая систему, или выводятся сообщения на дисплей оператора для принятия нестандартных решений.
Подобного типа система описана в патенте США N 4 803 039. Компьютерная система помогает оператору в пошаговой обработке процедур для устройств, выполняющих сложные процессы. Компьютерная система осуществляет мониторинг данных установки и предлагает оператору установки в диалоговом режиме ответы для определения шагов, необходимых для прохождения процедуры, шаг за шагом. На каждом шаге выполнения процедуры оценивается состояние установки и определяется рекомендуемый курс действий. Результат выводится на визуальный дисплей, чтобы обеспечить оператору руководство для эффективного выполнения процедуры. Недостатком системы является ее сложность, и соответственно большая стоимость.
МКИООбР 15/46
Наиболее близким аналогом предлагаемой системы (прототипом) является система, описанная в патенте США N 4 415 968. В системе сбора и обработки данных, такие параметры, как ток или напряжение, контролируются множеством блоков датчиков с преобразователями тока или преобразователями напряжения. Данные, одновременно создающиеся блоками датчиков, преобразуются в числовую форму, после чего подаются к центральному процессорному устройству, где и обрабатываются. Блоки датчиков выбирают параметры с асинхронными скоростями, а центральное процессорное устройство обрабатывает эти данные, стробируя их в синхронном режиме. Результаты обработки служат для выдачи сигналов управления или сообщений на дисплей оператора. Система содержит устройства сбора данных с датчиками, аналого-цифровыми преобразователями, передатчиками сигналов данных и генераторами синхроимпульсов, центральное процессорное устройство с группой входов-выходов, устройства приема сигналов данных, устройство коммутации, линии передачи сигналов данных, соединенные с устройствами сбора данных и устройствами приема данных, линии передачи сигналов данных, соединенные с устройствами приема сигналов данных и устройством коммутации, линии передачи сигналов данных, соединенные с устройством коммутации и центральным процессорным устройством, линии передачи сигналов управления, соединенные с центральным процессорным устройством и устройством коммутации. Кроме того, она содержит внешние устройства системы, соединенные с центральным процессорным устройством.,
Поскольку устройства сбора данных могут работать относительно друг друга в асинхронном режиме, сигналы, поступающие к центральному процессорному устройству от разных устройств сбора данных могут требовать различных синхронизирующих последовательностей,обеспечивающих
надежную выборку данных из буферного блока.
Недостатком указанной системы является отсутствие связи синхронизации от устройств сбора данных. Отсутствие синхронизирующих сигналов требует анализа последовательностей приходящих импульсов данных, что существенно снижает быстродействие системы.
Указанный недостаток устранен в предлагаемой системе.
Технической задачей, которая решена в предлагаемой системе, является обеспечение надежной синхронизации и увеличение быстродействия системы при работе центрального процессорного устройства с удаленными устройствами сбора данных, что позволяет более полно использовать производительность процессора и обеспечить построение эффективной системы в части скорости, гибкости и стоимости.
Существенными признакми предлагаемой системы сбора и обработки данных являются содержащиеся в ней устройства сбора данных , центральное процессорное устройство с группой входоввыходов непосредственной связи с процессором, устройства приема сигналов данных, устройство коммутации, линии передачи сигналов данных от устройств сбора данных устройствам приема сигналов данных, линии передачи сигналов данных от устройств
приема сигналов данных к устройству коммутации, линии передачи сигналов данных от устройства коммутации к центральному процессорному устройству, линии передачи сигналов управления от центрального процессорного устройства к устройству коммутации.
Система, кроме того, (далее перечислены отличительные признаки) содержит устройство приема синхросигналов, линии передачи синхросигналов от устройств сбора данных к устройству приема синхросигналов, линии передачи синхросигналов от устройств приема синхросигналов к устройству коммутации, и линии передачи синхросигналов от устройства коммутации к центральному процессорному устройству.
Кроме того, группа входов-выходов непосредственной связи с процессором содержит первый набор входов, второй набор входов и набор выходов, а устройство коммутации содержит управляемые регистры (например, три) сигналов данных с информационными входами, с первыми и вторыми входами управления и выходами, буферный регистр с входами и выходами, дешифратор сигналов управления регистрами сигналов данных с входами управления и выходами, усилитель синхросигналов с первыми, вторыми выходами и входом, причем указанные линии передачи сигналов данных от устройств приема сигналов к устройству коммутации соединены с информационными входами управляемых регистров, указанные линии передачи синхросигналов от устройства коммутации к центральному процессорному устройству соединены с выходами усилителя синхросигналов и вторым набором входов, указанные линии передачи синхросигналов от устройств приема
синхросигналов к устройству коммутации соединены с входами усилителя синхросигналов, указанные линии передачи сигналов данных от устройства коммутации к центральному процессорному устройству соединены с выходами буферного регистра и первым набором входов, указанные линии передачи сигналов управления от центрального процессорного устройства к устройству комклутации, соединены с входами дешифратора сигналов управления и набором выходов, выходы управляемых регистров соединены с входами буферного регистра, первые входы управления управляемых регистров соединены с выходами усилителя синхросигналов; вторые входы управления управляемых регистров соединены с выходами дешифратора сигналов управления.
Заявляемая система поясняется следующими рисункми. На фиг. 1 представлена блок-схема системы. На фиг. 2 более подробно раскрыто устройство коммутации и показано соединение входоввыходов центрального процессорного устройства.
ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1- устройства сбора данных;
2- центральное процессорное устройство;
3- линии передачи синхросигналов;
4- устройства приема сигналов данных;
5- устройство коммутации;
6- линии передачи сигналов данных;
9- линии передачи сигналов управления;
10- устройства приема синхросигналов;
11- линии передачи синхросигналов;
12- линии передачи синхросигналов;
13- группа входов-выходов непосредственной связи с процессором;
14- первый набор входов;
15- второй набор входов;
16- набор выходов;
17- управляемый регистр;
18- информационный вход управляемого регистра;
19- первый вход управления управляемого регистра;
20- второй вход управления управляемого регистра;
21- выход управляемого регистра;
22- буферный регистр;
23- входы буферного регистра;
24- выходы буферного регистра;
25- дешифратор сигналов управления;
26- входы дешифратора сигналов управления;
27- выходы дешифратора сигналов управления;
28- усилитель синхросигналов;
29- первые выходы усилителя синхросигналов;
30- вторые выходы усилителя синхросигналов;
31- входы усилителя синхросигналов;
32- порты входа-выхода, связанные с системной шиной центрального процессорного устройства;
На фиг.1 показана система, выполненная в соответствии с заявляемой полезной моделью. Система содержит устройства сбора данных 1 с датчиками, преобразователями, передатчиками сигналов данных и генераторами синхросигналов (на рисунке не показаны), центральное процессорное устройство 2 , устройства приема сигналов данных 4, устройство коммутации 5, устройство приема синхросигналов. Линии 6 передачи сигналов данных соединяют устройства сбора данных 1 с устройствами приема сигналов данных 4. Линии 7 передачи сигналов данных соединяют устройства 4 приема сигналов данных с устройством коммутации 5. Линии 8 передачи сигналов данных соединяют устройство коммутации 5 с центральным процессорным устройством 2. Линии 9 передачи сигналов управления соединяют центральное процессорное устройство 2 с устройством коммутации 5. Линии 11 передачи синхросигналов соединяют устройства сбора данных 1 с устройствами приема синхросигналов 10. Линии 12 передачи синхросигналов соединяют устройства приема синхросигналов 10 с устройством коммутации 5, а линии 3 передачи синхросигналов соединяют устройство коммутации 5 с центральным процессорным устройством 2.
На фиг. 2 показаны более детально устройство коммутации 5 и подключение устройств системы к входам-выходам центрального процессорного устройства 2. Порты входа-выхода 32 связаны с системной шиной (на рисунке не показана) центрального процессорного устройства 2. Они соединены с внешними устройствами 33 системы, которые могут представлять собой
дисплеи, дисковую память, модемы, принтеры или устройства управления защищаемой аналоговой системы. Группа входов-выходов 13 непосредственной связи с процессором (последний на рисунке не показан) состоит из первого набора входов 14, второго набора входов 15 и набора выходов 16. Устройство коммутации 5 содержит три управляемых регистра 17 сигналов данных, буферный регистр 22, дешифратор 25 сигналов управления регистрами 17. Управляемые регистры 17 имеют информационные входы 18 для связи с устройствами приема сигналов данных 4, первые входы управления 19, вторые входы управления 20 и выходы 21. Выходы 21 управляемых регистров 17 соединены с входами 23 буферного регистра 22. Входы 26 дешифратора 25 сигналов управления соединены с выходами 16 центрального процессорного устройства 2 по линиям 9 передачи синхросигналов. Устройство приема синхросигналов 10 соединено с входом 31 усилителя синхросигналов 28. Первые выходы 29 усилителя синхросигналов 28 соединены с второй группой входов 15 процессорного устройства 2, а вторые выходы 30 усилителя синхросигналов 28 соединены с первыми входами 19 управляемых регистров 17. Выходы 27 дешифратора 25 сигналов управления соединены со вторыми входами 20 управляемых регистров 17.
В качестве центрального процессорного устройства 2 может быть исползован, например, компьютер на базе процессора Pentium 100, имеющий порты ввода вывода 32, работающие по протоколу PSI, и группу из двадцати четырех входов-выходов 13, непосредственно связанных с процессором компьютера.
Управляемые регистры 17 сигналов данных могут быть выполнены, например, 16 разрядными, так что к центральному процессорному устройству 2 в рассматриваемом примере может быть подключено 48 линий 6 передачи сигналов данных от устройств 1 сбора данных.
Предлагаемая система контролируют работу технологического оборудования, она собирает и обрабатывает сигналы, представляющие обстановку или состояние оборудования, работает ли оно при расчитанных условиях или случился непредвиденный случай.
Приходящие по линиям 6 сигналы от устройств 1 сбора данных поступают в устройства приема сигналов данных 4. Тут производятся усиление сигналов и гальваническая развязка, может быть (по необходимости) произведена коммутация линий 6. Отсюда сигналы выставляются на информационные входы 18 управляемых регистров 17. Сигналы синхронизации от устройств 1 сбора данных по линиям 11 поступают в устройство 10 приема синхросигналов, откуда после усиления и гальванической развязки подаются на вход 31 усилителя синхросигналов 28. Усиленные сигналы с выходов 30 поступают на входы 19 управляемых регистров 17. Эти сигналы фиксируют момент записи информационных сигналов из устройств приема сигналов данных 4 в соответствующем регистре 17. Одновременно сигналы синхронизации с выходов 29 усилителя синхросигналов 28 поступают на второй набор входов 15 группы входов-выходов 13, непосредственно связанных с процессором центрального процессорного устройства 2. Полученные процессором
синхросигналы обрабатываются и служат для выработки синхропоследовательностей, выдаваемых процессором на набор выходов 16. Сигналы с этих выходов, постпающие по линиям 9 на вход 26 дешифратора 25, определяют его работу. Частота сигналов, поступающих на вход дешифратора существенно больше частот информационных сигналов, приходящих из устройств сбора данных 1 через устройства приема сигналов данных 4 и запомненных в управляемых регистрах 17. Дешифратор 25 вырабатывает сигналы на выходах 27, которые, воздействуя на входы управления 20 регистров 17, открывают их поочередно. При этом, информационные сигналы, накопленные в регистрах 17 пропускаются на выходы 21 и поступают на входы 23 буферного регистра 22. С выходов 24 буферного регистра 22 информационные сигналы поступают на первый набор входов 14 группы входоввыходов 13. Таким образом, за счет более высокой частоты опроса управляемых регистров 17, центральное процессорное устройство 2 обслуживает большее количество устройств сбора данных 1, чем число входов в наборе 14. Полученные процессором сигналы служат для выработки сигналов оператору или сигналов управления процессом, выдаваемых через порты входа-выхода 32 к внешним устройствам системы 33.
Система решает поставленную перед ней техническую задачу. Она обеспечивает надежную синхронизацию работы центрального процессорного устройства с удаленными устройствами сбора данных, увеличивая тем самым надежность работы защищаемого ею объекта. За счет использования стандартных конструктивов и
микросхем она сравнительно недорога и эффективна. Большинство операционных процедур хорошо приспособлены для автоматизации, поэтому центральное процессорное устройство 2 может управлять многими параметрами процесса одновременно. Когда начинается изменение состояния, система сравнивает последовательность наблюдаемых изменений в защищаемой системе с заранее запрограммированной последовательностью и предупреждает оператора о любых нежелательных отклонениях от заранее запрограммированной последовательности путем создания сообщений на системном мониторе. Система также непрерывно наблюдает за состояниями защищаемой системы и предупреждает оператора, когда система движется в сторону нежелательного состояния.
С точки зрения промышленной осуществимости следует отметить, что система собирается из серийно выпускаемых элементов: компьютер на базе процессора Pentium 100 используется в качестве центрального процессорного устройства 2. Устройства приема информационных сигналов и сигналов синхронизации, управляемые регистры, буферный регистр и дешифратор собираются из стандартных микроэлеметов. Линии передачи сигналов прокладываются сигнальным кабелем и витыми парами типа ТПВ, монтаж конструкции производится в стандартном монтажном шкафу фирмы Rittal.