1.2 Интерфейсы измерительных информационных систем

В настоящее время ИИС применяются в качестве компонентов сложных информационно-вычислительных комплексов и систем автоматизации на железнодорожном транспорте для программного управления работой системы.

Информационно-измерительные системы содержат ряд подсистем: измерительную, сбора, преобразования, предварительной обработки данных и подсистемы управления СИ в целом. Все подсистемы в ИИС соединены между собой в единую систему. Кроме того ИИС проектируют на основе агрегатного (модульного) принципа, по которому устройства, образующие систему, выполняются в виде отдельных, самостоятельных изделий (приборов, блоков). В составе ИИС эти устройства выполняют определенные операции и взаимодействуют друг с другом, передавая информационные и управляющие сигналы через систему сопряжения.

Для унифицированных систем сопряжения между устройствами, участвующими в обмене информации применяется термин интерфейс. Под интерфейсом (или сопряжением) понимают совокупность схемотехнических средств, обеспечивающих непосредственное взаимодействие составных элементов ИИС (ГОСТ 15 971−74). Устройства подсоединяются к системе сопряжения и объединяются в ИИС по определенным правилам. Конструктивное исполнение этих устройств, характеристики вырабатываемых и принимаемых блоками сигналов и последовательности выдаваемых сигналов во времени позволяют упорядочить обмен информацией между отдельными функциональными блоками (ФБ).

Под интерфейсной системой понимают совокупность логических устройств, объединенных унифицированным набором связей и предназначенных для обеспечения информационной, электрической и конструктивной совместимости. Интерфейсная система также реализует алгоритмы взаимодействия функциональных модулей в соответствии с установленными нормами и правилами.

Возможны два подхода к организации взаимодействия элементов системы и построению материальных связей между ними:

• жесткая унификация и стандартизация входных и выходных параметров элементов системы;

• использование функциональных блоков с адаптивными характеристиками по входам-выходам.

На практике часто сочетают оба подхода. Стандартизация интерфейсов позволяет:

- проектировать ИИС различных конфигураций;

- значительно сократить число типов СИ и их устройств сопряжения;

- ускорить и упростить разработку отдельных СИ и ИИС в целом;

- упростить техническое обслуживание и модернизацию ИИС;

- повысить надежность ИИС.

Применение развитых стандартных интерфейсов при организации ИИС позволяет обеспечить быструю компоновку системы и разработку программ управления СИ.

Структурная схема одноуровневой ИИС с интерфейсными узлами показана на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 — Структурная схема одноуровневой ИИС с интерфейсными узлами

Основной структурной единицей ИИС является функциональный блок ФБ, который представляет собой один или несколько объединенных и взаимодействующих между собой измерительных преобразователей. Взаимодействие Ф Б осуществляется через интерфейсные блоки ИБ по командам, организующим обмен данными. Команды управления формируются в управляющем блоке УБ и воздействуют на интерфейсные блоки через контроллер (К).

Между ФБ ИИС осуществляется обмен информационными и управляющими сообщениями. Информационное сообщение содержит сведения значении измеряемого параметра, диапазоне измерения, времени измерения, результатах контроля состояния измерительных каналов. Управляющее сообщение содержит сведения о режиме работы ФБ, порядке выполнения ими последовательности операций во времени, команде контроля состояния измерительных каналов. Интерфейс может быть общим для

устройств разных типов, наиболее распространенные интерфейсы определены международными, государственными и отраслевыми стандартами. Стандарт включает четыре признака классификации:

- способ соединения комплектов системы (магистральный, радиальный, цепочечный, комбинированный);

- способ передачи информации (параллельный, последовательный, параллельно-последовательный);

- принцип обмена информацией (асинхронный, синхронный); режим передачи информации (двусторонняя одновременная передача, двусторонняя поочередная передача, односторонняя передача).

Полная характеристика и систематизация интерфейсов выполняется при условии классификации по нескольким совокупностям признаков: функциональному назначению, логической функциональной организации и физической реализации.

К основным характеристикам интерфейса относятся функциональное назначение, структура или тип организации связей, принцип обмена информацией, способ обмена данными, режим обмена данными, номенклатура шин и сигналов, количество линий для передачи данных, количество адресов, количество команд, быстродействие, длина линий связи, число подключаемых устройств и тип линии связи.

Соединение отдельных приборов и блоков между собой осуществляется линиями связи или линиями интерфейса. Линии интерфейса объединяются в группы для выполнения одной из операций в программно-управляемом процессе передачи данных.