ЦП Автоматизированные системы управления и промышленная безопасность

В различных областях науки и техники при решении производственных задач возникает необходимость осуществления на объектах на значительном расстоянии от которых находится средство отображения информации и ее обработки (параметров движения, характеристик объектов, распределенных на большой площади), а также в случае измерений на объектах, опасных для человека.

ТИС обладают специальным каналом связи – совокупность технических средств, необходимых для передачи информации от различных источников.

Основная часть канала связи – линия связи.

Линия связи – физическая среда для передачи информационных сообщений на значительные расстояния.

Виды линий связи

проводные,

радиолинии,

оптические.

Основная характеристика – полоса пропускаемых частот. Она зависит от: разновидности ЛС (физических особенностей), наличия помех.

Для передачи информации от нескольких источников по 1 ЛС применяют различные принципы разделения информационных каналов. Наиболее распространены временное и частотное разделение.

Временное – поочередная последовательная передача по одной ЛС нескольких измеряемых величин. Часто в таких ТИС разделение измерительного канала осуществляется с помощью измерительных коммутаторов.

Частотное – одновременная или параллельная передача по ЛС значений нескольких измеряемых величин. Для этого используют определенную полосу частот для каждой измеряемой величины.

В зависимости от информативного параметра сигнала, ТИС делятся на несколько разновидностей:

- токовые

- частотные

- времяимпульсные

- цифровые

Эти ИС являются одним из самых распространённых видов ИС и содержат в своём составе полный набор ранее перечисленных структурных элементов.

Такие системы обладают высокой надёжностью, наибольшим быстродействием, при одновременном получении результатов измерения. Для каждого канала возможно осуществлять индивидуальный подбор СИ в зависимости от х_т. При построении таких систем иногда отказываются от принципа унификации блоков системы.

Недостаток: сложность построения, повышенная стоимость.

К измерительным системам обычно относят ИИС, в которых значительно преобладают измерения. При этом функции хранения и обработки данных могут быть незначительны или вообще отсутствовать.

ИИС делят на:

1)Системы ближнего действия.

2) Системы дальнего действия(телеизмерительные системы).

На вход ИС поступает множество измеренных величин  х_i, которые могут изменяться как во времени, так и могут определённым образом распределяться в пространстве. На выходе получают результаты: именованные величины либо отношение измеренных величин.

Измерительные системы могут выполнять различные виды измерений: совместные, совокупные, косвенные, прямые. Прямые наиболее распространены.

Для всех ИС характерно: наличие воспринимающих элементов, элементы сравнения (сравнение реализуется с помощью меры), устройство вывода результатов измерений или контроля.

В зависимости от вида и числа различных элементов их делят на:

-многоканальные ИС(ИС с параллельной структурой)

-сканирующие ИС(ИС с последовательной структурой)

-мультиплицированные ИС( ИС с общей мерой)

-многоточечные ИС(ИС с параллельно-последовательной структурой)

.

Унификация заключается в приведении сигнала измерений информации к определенному масштабу или размеру, который в последующем может восприниматься др. преобразователями.

Унифицированные сигналы:

1)непрерывные сигналы в виде постоянных или переменных токов и напряжений. Параметры: мгновенное значение, действительное значение, , частота, период  и т.д. - являются информативными параметрами. Диапазоны изменений некоторых параметров регламентированы государственными стандартами - нормированные сигналы.

Приведение или нормирование параметров сигналов к определённому уровню осуществляется нормирующими измерительными преобразователями.

2) Импульсные сигналы в виде серий импульсов постоянного тока. Амплитуда, частота, длительность импульсов, интервал между импульсами.

3) Кодоимпульсные сигналы. Импульсы частоты тока или напряжения, комбинации которых передают значения кодируемых измеряемых величин.

Применение тех или иных сигналов зависит от:

-требуемых характеристик ИИС

-вида канала, связи

-формы представления измерительной информации

-использование целой элементной базы.

В зависимости от способа организации передачи данных между узлами различают ряд структур:

1)Цепочечная

2)Радиальная.

3)Магистральная.

1.     В ИИС с цепочечной структурой передача информации от устройства к устройству протекает последовательно, при этом все функциональные устройства выполняют заранее заданные операции над входными сигналами. Такая структура отличается простотой, но имеет ограниченные функциональные возможности.

2.     Радиальная. Обмен информации происходит через центральное устройство управления-контроллер, который задает:

а) Режим работы функциональных узлов.

б) Изменяет число и состав взаимодействующих узлов.

в) Изменяет связи между функциональными узлами.

Это приводит к изменению функций, которые выполняются ИИС. При этом каждый

функциональный узел подключается к контроллеру через индивидуальную шину. Недостаток – наличие индивидуальных шин и усложнение контроллеров при увеличении числа функциональных узлов.

3.     Магистраль. Существует общая магистраль, через которую объединяются все функциональные устройства. К ней подключается контроллер. Это структура открытого типа и позволяет легко производить наращивание системы.

I – подход (с раздельными шинами): выделяются шины данных, управления, адреса.

II – подход (мультипликсированные шины): совмещаются несколько шин.

Современное производство и задачи при выполнении исследований предполагают получение больших объемов информации. При этом производятся измерения большого кол-ва величин различной природы. Кроме того число измерений в единицу времени непрерывно возрастает.

Т.к. оператор обладает ограниченными возможностями, связанными с особенностями организма, он не может фиксировать, запоминать и обрабатывать большие объемы информации в течение длительного времени.

Измерительные информационные системы(ИИС) появились для обработки больших объемов информации, проведения различных измерений.

Группы:

1)Непосредственно измеряемые системы.

2)Системы автоматического контроля.

3)Системы тех. Диагностики.

Широкое распространение получили ИВК(измерительные вычислительные комплексы). В их состав входят: программируемые ЭВМ, которые используются не только для обработки информации, но и для управления процессом измерений. Кроме того они решают задачи с выработкой управляющего сигнала.

По реализации алгоритмов функционирования ИИС делятся на:

1.С жестким алгоритмом(заранее определенным).

Особенность-неизменность состава и связей.

2.Програмируемые системы.

Алгоритм работы изменяется. Программа составляется в зависимости от условий функционирования объекта.

3.Адаптивные системы.

Изменяется как алгоритм работы так и структура ИИС. Происходит  адаптация системы к объекту. Применяют когда об объекте имеется недоста- точное кол-во априорной информации.

Наиболее перспективными ИИС являются те, которые строятся на основе модульно-агрегатного принципа. Построения системы из блоков и модулей является унифицированными. Это предполагает использование только стандартного интерфейса.

При построении ИИС выбран интерфейс КМАК и «приборный интерфейс». Второй-более простой. Используется при построении относительно простых и медленных схем. Интерфейс КМАК используется при построении ИИС, предназначенных для исследования сложных объектов, в которых процессы идут достаточно быстро.

Исходя из функций ИИС(основные: получение информации, её обработка, представление, формирование управляющих сигналов, воздействие на объект),можем представить обобщенную структурную схему:

1-    Устройство измерения.

2-    Устройство обработки измененной информации. Обработка по определенному алгоритму. Сокращает избыточность измененной информации, выполнение различных математических операций, модуляция и т.д.

3-    Устройство хранения информации. Представляется различными регистраторами, индикаторами.

4-    Устройство представления информации.

5-    Устройство управления. Обмен информации между всеми устройствами. Организация взаимодействия всех узлов ИИС.

6-    Устройство воздействия на объект исследования.

7-    ЭВМ, ПК или оператор.

0-    Объект исследования.

«Философия науки. Общие проблемы»

1. Предмет философии науки.
2. Основные этапы развития философии науки (первый позитивизм, эмпириокритицизм, неопозитивизм, развитие философии науки во второй половине ХХ века).
3. Научное и вненаучное знание. Критерии научного знания.
4. Основные концепции соотношения философии и науки.
5. Возникновение и развитие науки в эпоху Античности.
6. Наука и техника в эпоху Средневековья.
7. Научно-технические достижения эпохи Возрождения.
8. Классическое естествознание и его методология.
9. Научные достижения естествознания XIX века и кризис классической науки.
10. Основные методологические установки неклассической науки.
11. Особенности современного этапа развития науки.
12. Синергетика: методологические основания постнеклассической науки.
13. Сциентистское и антисциентистское направления в современной философии.
14. Особенности эмпирического исследования.
15. Специфика теоретического познания.
16. Научная проблема и идея как исходные формы теоретического уровня научного познания.
17. Гипотеза как форма научного познания.
18. Теория, ее сущность, структура и функции. Виды теорий.
19. Проблема истины и ее критерия: современные подходы.
20. Научная картина мира.
21. Общие закономерности развития науки.
22. Методология и ее задачи.
23. Методы эмпирического уровня научного познания.
24. Методы теоретического уровня научного познания.
25. Общелогические и всеобщие методы научного познания.
26. Понимание и объяснение.
27. Научные традиции и научные революции.
28. Глобальные научные революции и смена типов научной рациональности.
29. Наука как социальный институт.
30. Классификация наук: исторические варианты и современное состояние.

30. Классификации наук: исторические варианты и современное состояние.

Наука как таковая, как целостное развивающееся формообразование, включает в себя ряд частных наук, которые подразделяются в свою очередь на множество научных дисциплин. Выявление структуры науки в этом ее аспекте ставит проблему классификации наук — раскрытие их взаимосвязи на основании определенных принципов и критериев и выражение их связи в виде логически обоснованного расположения в определенный ряд.

* Одна из первых попыток систематизации и классификации накопленного знания принадлежит Аристотелю. Все знание — а оно в античности совпадало с философией — в зависимости от сферы его применения он разделил на три группы: теоретическое, где познание ведется ради него самого; практическое, которое дает руководящие идеи для поведения человека; творческое, где познание осуществляется для достижения чего-либо прекрасного. Теоретическое знание Аристотель в свою очередь разделил на три части:

а) «первая философия» (метафизика) — наука о высших началах и первых причинах всего существующего, недоступных для органов чувств и постигаемых умозрительно;

б) математика; в) физика, которая изучает различные состояния тел в природе.

* Бэкон разделил науки на три большие группы:

а) история как описание фактов, в том числе естественная и гражданская;

б) теоретические науки, или «философия» в широком смысле слова;

в) поэзия, литература, искусство вообще. В составе «философии» в широком смысле слова Бэкон выделил «первую философию» (или собственно философию), которую в свою очередь подразделил на «естественную теологию», «антропологию» и «философию природы». Антропология разделяется на собственно «философию человека» (куда входят психология, логика, теория познания и этика) и на «гражданскую философию» (т. е. политику). При этом Бэкон считал, что науки, изучающие мышление (логика, диалектика, теория познания и риторика), являются ключом ко всем остальным наукам, ибо они содержат в себе «умственные орудия», которые дают разуму указания и предостерегают его от заблуждений.

* Классификацию наук на диалектико-идеалистической основе дал Гегель.

а) Логика, которая совпадает с диалектикой и теорией познания и включает три учения: о бытии, о сущности, о понятии;

б) Философия природы – подразделялась далее на механику, физику, включающую и изучение химических процессов и органическую физику, которая рассматривает геологическую природу, растительную природу и животный организм.

в) Философию духа –расчленил на три раздела: субъективный дух, объективный дух, абсолютный дух. Учение о «субъективном духе» последовательно раскрывается в антропологии, феноменологии и психологии. В разделе «Объективный дух» исследуется социально-историческая жизнь человечества. Раздел об абсолютном духе завершается анализом философии как «мыслящего рассмотрения предметов». При этом Гегель ставит философию выше частнонаучного знания, изображает ее как «науку наук».

* Классификация наук по Конту:

а) существуют науки, относящиеся к внешнему миру, с одной стороны, и к человеку – с другой;

б) философию природы (совокупность наук о природе) делится на две отрасли: неорганическую и органическую;

в) естественная философия последовательно охватывает «три великие отрасли знания» –астрономию, химию, биологию.

Заключая свои размышления об иерархии наук, философ подчеркивает, что мы в конце концов «постепенно приходим к открытию неизменной иерархии... — одинаково научной и логической — шести основных наук — математики (включая механику), астрономии, физики, химии, биологии и социологии».

Конт предложил эту формулу «сжать», сгруппировать науки:

а),математико-астрономической;б)физико-химической;в)биолого-социологической.

Введя в свою иерархию наук социологию, Конт, стал основоположником этой науки.

* Энгельс, опираясь на современные естественнонаучные открытия, в качестве критерия деления взял формы движения материи в природе.

Общим и единым для всех областей природы понятием «форма движения материи» Энгельс охватил: 1, различные процессы в неживой природе; 2, жизнь. Отсюда следовало, что науки располагаются естественным образом в единый ряд — механика, физика, химия, биология, —как следуют друг за другом, переходят друг в друга и развиваются одна из другой формы движения материи, — высшие из низших, сложные из простых. * Дильтей выделял два аспекта понятия «жизнь»: взаимодействие живых существ, — применительно к природе; взаимодействие, существующее между личностями в определенных внешних условиях, постигаемое независимо от изменений места и времени, — применительно к человеческому миру. Понимание жизни лежит в основе деления наук на два основных класса. Одни изучают жизнь природы, другие— жизнь людей.

* Виндельбанд и Риккерт выдвинули тезис о наличии двух классов наук: исторических и естественных. Первые являются идиографическими, т. е. описывающими индивидуальные, ситуации и процессы. Вторые — номотетическими: они фиксируют общие, повторяющиеся, регулярные свойства изучаемых объектов. Поэтому номотетические науки — физика биология и др. — в состоянии формулировать законы и соответствующие им общие понятия. Как писал Виндельбанд, одни из них суть науки о законах, другие — науки о событиях.

* В середине XX в. классификацию наук предложил Вернадский.

1) науки, законы которых охватывают всю реальность — как нашу планету и ее биосферу, так и космические просторы. 2) науки, законы которых свойственны и характерны только для нашей Земли. В соответствии с таким пониманием объектов разных наук и «учитывая такое состояние наших знаний, мы можем различать в ноосфере проявление влияния на ее строение двух областей человеческого ума: наук, общих для всей реальности (физика, астрономия, химия, математика), и наук о Земле (науки биологические, геологические и гуманитарные)».

Логика, по мнению русского ученого, занимает особое положение, поскольку, будучи неразрывно связанной с человеческой мыслью, она одинаково охватывает все науки — и гуманитарные, и естественно-математические. Все стороны научного знания образуют единую науку, которая находится в бурном развитии, и область, охватываемая ею, все увеличивается.

* Что касается классификаций современных наук, то они проводятся по самым различным критериям. По предмету и методу познания можно выделить науки

■ о природе — естествознание,■ об обществе — обществознание (гуманитарные, социальные науки)

■ о самом познании, мышлении (логика, гносеология, диалектика, эпистемология и др.).

Отдельную группу оставляют технические науки.

По своей «удаленности» от практики науки можно разделить на два типа:

■фундаментальные, выясняющие основные законы и принципы реального мира где нет прямой ориентации на практику

■прикладные , применение результатов науч. познания для решения производственных и соц.-практических проблем.

Выделение главных сфер естественных наук: материя, жизнь, человек, Земля, Вселенная; позволяет группировать:

физика►химическая физика►химия║

║биология►ботаника►зоология║анатомия►

►физиология►эволюционное учение►учение о наследственности║геология►минералогия►петрография►

►палеонтология►физическая география и др. науки о Земле║астрономия►астрофизика►астрохимия и др. науки о Вселенной.

К настоящему времени наиболее обстоятельно разработана классификация естественных наук. Слабо разработана классификация социально-гуманитарных наук. Дело тут в том, что долгое время анализ науки и научного познания проводился по «модели» естественно-математического знания.