Система должна передать с необходимым качеством информацию от места ее образования к месту ее приема и использования. Для этого должны быть удовлетворены следующие требования:
своевременность доставки информации;
верность передачи (отсутствие искажений и потерь информации);
надежность функционирования (готовность к действию в заданный интервал времени, безотказность);
единство времени в системе;
возможность технической реализации;
обеспечение экономической приемлемости информационных требований.
Перечисленные требования могут быть удовлетворены различными методами (информационными и техническими) воздействия на различные звенья системы (источник, канал, приемник). Это один из наиболее сложных вопросов проектирования информационного обеспечения АСУ ТП, поскольку требования и возможность их удовлетворения не всегда совместимы.
Кроме того, система должна предусматривать:
регулирование информационных потоков (для равномерной загрузки технических средств и операторов, участвующих в процессе управления);
возможность осуществления внешних связей (с АСУП и другими подсистемами АСУ ТП того же предприятия);
возможность расширения АСУ ТП (включения новых подсистем);
удобство участия человека в анализе и управлении процессом в нормальных условиях и при отклонениях от них.
К основным характеристикам потока информации относятся:
объект управления (источник информации);
цель информации (назначение процесса информирования);
формат информации (структура сообщений при вводе, передаче и выводе, вопросы идентификации сообщений и их элементов);
объемно-временные характеристики потока (распределение объема передаваемой информации во времени);
периодичность возникновения (и передачи) и периодичность приема (и вывода) информации; для АСУ ТП характерно функционирование канала в реальном масштабе времени;
объект, использующий информацию.
При необходимости характеристика потока детализируется указанием:
вида информации (дискретная, аналоговая);
наименования контролируемого параметра (температура, давление, количество и др.);
диапазона измерения параметра во времени;
числа одноименных параметров на объекте;
условий отображения информации (индикация, сигнализация, регистрация, управляющие воздействия);
скорости генерации информации.
Для инерционных объектов управления характерен устойчивый, регулярный поток с частотой появления передаваемой информации, соответствующей периодичности опроса датчиков.
Для быстропеременных процессов характерен непрерывный поток случайных величин (значений параметра).
Чтобы достаточно определить характеристики потока информации в АСУ ТП, как правило, необходимо экспериментальное обследование объекта управления, что объясняется высокой неопределенностью реальных процессов и низким уровнем их формализации (отсутствием адекватной модели).
К основным информационным характеристикам канала связи относятся:
местоположение начала и конца канала связи;
форма передаваемой информации (дискретная, непрерывная) в звеньях канала;
структура канала передачи (датчик, кодер, модулятор, линия, демодулятор, декодера устройство отображения и др.);
вид канала связи (телефонный, телеграфный, механический и т. д.);
скорость передачи и объем передаваемой информации;
способы преобразования информации в звеньях канала передачи (методы кодирования, модуляции и т. п.);
пропускная способность канала;
объем сигнала и емкость канала связи;
помехоустойчивость (степень защиты от ошибок);
информационная и аппаратурная избыточность канала;
надежность связи и передачи по каналу;
уровень затухания сигнала в канале;
информационное согласование звеньев канала (передающего, несущего, принимающего) по языкам и производительности;
мобильность канала передачи (время включения в работу).
Классификация каналов передачи возможна по следующим признакам:
по виду сигналов и способу передачи: телефонные, телеграфные, телеметрические, телемеханические, телекомандные, радиосигналы, почтовые, специальные;
по исполнению: проводные, кабельные, трубопроводные, световодные, радио и др.;
по принципу действия: электромагнитные, оптические, механические, пневматические, гидравлические, акустические;
по структуре сигналов: дискретные, непрерывные, дискретно-непрерывные.
Рассмотрим параметры канала передачи. Они определяются физической структурой канала, его типом и режимом использования.
Ширина полосы пропускания (частотный спектр) канала FK меняется от 3300 Гц для линий телефонного типа до сотен мегагерц для оптических линий.
Кроме того, возможно преобразование сигнала без деформации с сохранением объема Vc путем переноса вдоль осей Т—Д — F: перенос вдоль оси времени (задержка сигнала), вдоль оси частот (модуляция), вдоль оси уровней (усиление сигнала). Например, когда не выполнено достаточное условие Дс < Дк, можно уменьшить превышение сигнала над помехой за счет ширины спектра или за счет длительности. Это достигается увеличением основания кода при кодировании сигнала, сопровождающееся увеличением спектра сигнала, увеличением длительности передачи и уменьшением требуемого уровня мощности сигнала, т. е. уменьшением Дс.
Используя геометрическое представление объема сигнала и канала, можно сказать, что для их согласования необходимо, чтобы параллелепипед сигнала целиком помещался в таковом для канала (или сливался с ним).
