Zpracování informací

Ústav automatizace a informatiky Fakulta strojního inženýrství Vysoké učení technické v Brně

Přednáška č. 2 z předmětu

Zpracování informací © Ing. Radek Poliščuk, Ph.D.

Tato publikace vznikla jako součást projektu CZ.04.1.03/3.2.15.2/0285 „Inovace VŠ oborů strojního zaměření“, který je spolufinancován evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

Zpracování informací, přednáška 2.

1/13

Obsah přednášky Přednáška 2 – Získávání a záznam dat Způsoby získávání dat Metody přenosu dat

Realita

DATA

Informační systém

Informace Příjemce


2/13

Získávání dat (Data Acquisition) Manuální zadávání údajů (operátor u počítače...) nulová automatizace, plýtvání výpočetním výkonem a často i kvalifikací obhajitelné jedině u aplikací s velmi nízkou záznamovou frekvencí a tam kde jiné řešení technicky ani není možné (např. diktování údajů po telefonu, komunikace s partnery s „nedefinovatelnou“ kvalifikací a pod.) Nepřímý sběr údajů (skenovatelné formuláře, off-line datová média) částečná automatizovatelnost sběru dat, usnadnění práce operátora použitelné jen pro data, která nejsou časově kritická (ekonomické přehledy, výsledky písemek...) Přímý záznam elektronických dat z připojených terminálů (on-line, client→server) plně automatizovatelné řešení, bez potřeby „operátora“ (stačí jen dohled) data mohou pocházet z připojených snímačů i z on-line klientských aplikací tak jako se dnes „klávesnice terminálů“ nepřipojují přímo k serveru, tak i snímače jakýchkoliv veličin se dnes (až na speciální laboratorní aplikace) nepřipojují k záznamovému počítači/serveru přímo, ale prostřednictvím převodníků a PLC.


3/13

Získávání dat (Data Acquisition) Pro archivační a analytické účely bývá výhodné centralizované shromažďování dat: stačí jediné datové úložiště (část ušetřených prostředků je výhodné využít na zálohování!) snadné zabezpečení datové konzistence (systém Klient – Server) při provádění analýz není nutná intenzivní komunikace („stahování“ dat), data jsou k dispozici „na požádání“ bez zbytečných prodlev. centralizace má ale smysl jen pro související data, v opačném případě představuje spíš riziko (výpadek místo jediného systému vyřadí i ostatní). technická úroveň použitého vybavení se volí s ohledem na typ úlohy: jednoduché řídící signály bez potřeby dodatečné kontroly => lokální regulátory a mikrořadiče. nenáročný sběr dat pro server, obvykle s možností zpětné vazby => průmyslové terminály mnoho řídících signálů, logické operace, spolehlivé a rychlé reakce => programovatelné automaty potřeba složitějších/rozsáhlejších analýz, objemnější data a záznamy => řídící počítače (PC,...) dočasná/provizorní/RAD řešení bez nároků na spolehlivost => počítače s měřícími kartami výpočetně nebo objemově mimořádně náročné úlohy => superpočítače, serverové farmy.


4/13

Přenos dat Přenášet by se měla jen data, která má smysl přenášet, archivovat a analyzovat. (Lokální data typu reg. parametrů zpracovávat na místě). Při výběru typu přenosové linky se musí zohlednit: Rušení a útlum spojité analogové signály je obecně problematické přenášet na dálku (šum, impulsní chyby,...); digitální data lze zabezpečit vhodnou modulací a detekčními/korekčními kódy; (CRC, ...) „životně důležitá“ a časově kritická data NIKDY nepřenášet nespolehlivým kanálem!


5/13

Přenos dat - historie Pro neverbální komunikaci se v historii používalo mnoho technik: Signální ohně (dvou i vícestavová logika) Psané písmo (symbolické, fonetické) Námořní signální vlajky (znaky) Optický telegraf (různé principy) zrcadla semafory, ... Elektrický telegraf (Siemens, Morse) 3-stavová logika frekv. usp. slovník

Chappe, FR 18.stol. Morseova abeceda


6/13

Přenos dat - historie Další historické způsoby komunikace: Telefon (Bell, převod zvuk↔napětí) Bezdrátový přenos (Marconi, Morse) modulace an. signálu na nosnou vlnu Amplitudová modulace (AM) Frekvenční modulace (FM) Fázová modulace (PM) Dálnopisné terminály (Telex, TTY) sériový digitální přenos (binární kód)

Sériový přenos - RS 232/422/485

Metody modulace analogového signálu na nosnou vlnu


7/13

Přenos dat – technologie I ve strojírenství potřebujeme digitálně komunikovat: na různé vzdálenosti, někdy rychle, vždycky spolehlivě.

? Zpracování informací, přednáška 2.

8/13

Přenos dat – rychlosti a média Sériové linky (přímé diskrétní kódování dat úrovněmi napětí/proudu): RS232: sériová linka A-B, přenos napěťovými úrovněmi (3V), 2-7 vodičů, max. 15 metrů při 9600b/s RS422: proudová smyčka (5V) A-B, až 10Mb/s na 12m nebo, 100kb/s až 1200m, odolné rušení RS485: proudová smyčka, multi-point (stačí 2 vodiče), další parametry ~ RS422. GPIB (General Purpose Interface Bus, IEEE-488): 15 vodičů, 8-bit paralelní, 1(8)MBps, 20m USB (Universal Serial bus, Low/Full/High/Super Speed 1,5/12/480/4800Mb/s): <128 zařízení, max 5,5m. IEEE1394/FireWire/iLink/DV-link (100/400/800mb/s, 4 nebo 6 kroucených vodičů): <64 zař., 100/4,5m Veřejná telefonní síť (Public switched telephone network) + modem: až 33kb/s (garant.9600), ISDN 2×64 xDSL (ADSL, kabelové televize) – různé varianty OFDM modulace, až 250MBps, dosah několik km

Ethernet: koaxiální, kroucená nebo optická linka, CSMA/CD signalizace, 3/10/100/1000Mbps/10Gbps Thunderbolt (optika/modifikovaný mini Display Port) – 10Gbps/kanál, 7 zařízení 10/100 Ethernet: - stačí okruhy 2 a 3, - PAM5 modulace GLAN Ethernet: - vyžaduje okruhy 1-4 - 4-rozměrná mřížka (TCM)

9/13

Zpracování informací, přednáška 2. USB 1-2.x, konektor typ A a B

RJ45 (Ethernet)

Přenos dat - protokoly Pokud data poskytuje/sděluje jen jeden zdroj, je komunikace jednoduchá. Jaký „protokol“ ale stanovit při více účastnících, aby se komunikace „nerozpadla“ a každý kdo má co říct se včas dostal ke slovu?


10/13

Přenos dat - protokoly „aplikační“ = programátor si svůj protokol definuje sám: Akceptovatelné jen pokud garantujeme softwarovou část na obou koncích (dnes používáno už jen na RS232) Fieldbus (Modbus/Profibus/CAN/CANopen) = standardy pro Master-Slave komunikaci mezi PC/PLC a řadiči jednotlivých zařízení, umístěných typicky na jediné sběrnici, specifické datové rámce (pakety) pro přenos registrů a bloků dat po libovolném médiu. USB (Master-Slave, jediný „hostitelský“ stroj) Každý „klient“ komunikuje přes vyrovnávací paměť „Serial Interface Engine“; Komunikace s hostitelem probíhá buď přímo, nebo přes rozbočovače; Standardizované pakety 8-256 Bytů, NRZI (střídavé kódování, obdoba RS232) Síťové ISO/OSI protokoly na běžném CSMA/CD Ethernetu: Komunikace po 0-1500(9600)B datových blocích, zabalených ve standardizovaných paketech Není zaručená doby přenosu => v průmyslu se používá spíš při „high level“ řízení.

Ethernet paket


11/13

Přenos dat Ethernet (Xerox, 1975): ISO-OSI model přenosu dat (ISO 7498, 1983)

12/13

Zpracování informací, přednáška 2. zdroj: cs.wikipedia.org

Shrnutí Data ze senzorů obvykle potřebujeme někam přenést, archivovat a analyzovat. Technickou úroveň přenosu a archivace přizpůsobujeme rozpočtu dané úlohy.


13/13

Zpracování informací

Recommend Documents