Модифицированная частотная модуляция (MFM)

Описание с помощью ГСА.

Операторные вершины алгоритма – это квадратики. Условные вершины алгоритма - ромбики. Поскольку в автомате Мура выход зависит только от текущего состояния, то состояния рисуются рядом с операторной вершиной.

Правило определение следующего состояния и текущего выхода для автомата Мура:текущее состояние A₁, текущий выход в операторной вершине ω₁. Следующее состояние пусть будет А₂, проходим сколько угодно вершин, упираемся в операторную. То состояние, которое написано в операторной вершине и есть операторное.

Принципиальное отличие автомата Мура от Автомата Мили:

В автомате Мура выход зависит только от состояния. Состояния меняются по тактам, следовательно, выходной реакцией на какую-то входную z происходит с наступлением нового такта. В автомате Мили выход зависит не только от состояния, но и от входа z. Поэтому реакция ω на изменение z происходит уже на текущем такте. Не надо ждать следующего такта, чтобы эту реакцию получить. Автомат Мили более быстродействующий. Он практически мгновенно реагирует на входное изменение z. У автомата Мили выход может поменяться во время такта, а у Мура нет. Он всегда один и тот же.

 

1. Переход от абстрактного автомата к структурному. Модификации автоматов.

Рассмотрим отдельно элемент памяти П_z, таблица переходов которого дана в таблице. Множество выходных сигналов элементов памяти совпадает с множеством внутренних состояний.

Полнота переходов очевидна из таблицы (в каждом столбце все состояния встречаются). При рассмотрении автомата на абстрактном уровне его можно представить в виде рис.22 а.

 

При переходе от абстрактного автомата к структурному, входные и выходные сигналы должны быть закодированы наборами сигналов структурного алфавита (входного или выходного соответственно). При двоичном структурном алфавите автомат П_z будет иметь два входных  и два выходных  канала.

Итак, сами компоненты U_z и Q_z при Z = 1,...,R векторов сигналов возбуждения памяти U и сигналов обратной связи от памяти Q также могут быть представлены в виде векторов:

U_z = (U_Z1,U_Z2,...,U_ZK) и Q_Z = (Q_Z1,Q_Z2,...,Q_ZR).

Если не оговорено особо, то используется двоичный структурный алфавит как для входных и выходных каналов синтезируемого автомата, так и для входных и выходных каналов автоматов памяти. Алфавит состояний автоматов памяти также обычно двоичный.

При построении функций возбуждения памяти автомата используют функцию входов элемента памяти m(b_i,b_j), ставящую в соответствие каждой паре состояний (b_i,b_j) сигнал, который должен быть подан на вход этого автомата для перевода его из состояния b_i в состояние b_j. Функцию входов удобно задавать в виде таблицы. Для элемента памяти (функция переходов которого приведена ранее) функция входов имеет вид:

Если входные сигналы элемента памяти q₁,...,q_p закодированы наборами (U_Z1,...,U_ZK) сигналов на его входных каналах, то элементами таблицы, задающей функцию входов вместо q_i будут соответствующие наборы. Так, если q₁ = 00, q₂ = 01, q₃ = 10, то соответствующая f входов будет иметь вид рис.23a.

1. Автоматизация ТП при строительстве скважин.

 

1. Забойные телесистемы. Способы передачи информации.

Телесистема позволяла контролировать зенитный угол, азимут и угол установки отклонителя, что обеспечивало оперативное управление направлением движения забоя скважины. Она состояла из скважинного прибора и наземного блока. Корпус скважинного прибора представлял собой немагнитную трубу с электрическим разделителем в виде изолятора. Будучи включен в компоновку нижней части бурового инструмента, корпус скважинного прибора электрически разделял буровой инструмент на две части, образуя диполь. В корпус скважинного прибора монтировался измерительный блок, включающий датчик положения, измеряющий зенитный угол, азимут и угол установки отклонителя, и блок преобразования сигнала, в котором сигнал датчика преобразовывался и кодировался. Закодированный низкочастотный электрический сигнал подавался на диполь. Питание измерительного блока осуществлялось генератором приводимым во вращение потоком бурового раствора. На поверхности сигнал скважинного прибора, принимался антенной, отфильтровывался от помех и дешифрировался наземным блоком. Полученные значения инклинометрических параметров отображались на цифровых индикаторах и выводились на печать. Для кодирования передаваемых данных использовались псевдошумовые последовательности.

В бескабельном электромагнитном канале передачи данных с забоя скважины на поверхность надежность приема сигнала и помехозащищенность, определяются мощностью излучателя скважинного прибора, параметрами приемника и совершенством способа кодирования-дешифрации сигнала.

   Мощность излучателя скважинного прибора определяется эквивалентным сопротивлением диполя и напряжением подаваемого на него сигнала. В свою очередь, эквивалентное сопротивление диполя зависит от его геометрии и электрического сопротивления окружающей среды (горных пород в прискважинной зоне и бурового раствора в скважине), а напряжение питания определяется параметрами генератора и скоростью вращения его привода. Таким образом, мощность излучателя скважинного прибора в конкретных скважинных условиях определяется конструкцией скважинного прибора.

1. Способы кодирования информации в электромагнитном канале. Защита информации от помех.

Информация на магнитном носителе хранится в аналоговой форме. В то же время сами данные представлены в цифровом виде, так как являются последовательностью нулей и единиц. При выполнении записи цифровая информация, поступая на магнитную головку, создает на диске магнитные домены соответствующей полярности. Если во время записи на головку поступает положительный сигнал, магнитные домены поляризуются в одном направлении, а если отрицательный — в противоположном. Когда меняется полярность записываемого сигнала, происходит также изменение полярности магнитных доменов. Во время операции чтения регистрируются зоны смены знака поляризации магнитных доменов, в результате чего генерируются положительные и отрицательные импульсы, используемые для реконструкции исходных двоичных данных.

■ частотная модуляция (FM);
■ модифицированная частотная модуляция (MFM);
■ кодирование с ограничением длины поля записи (RLL).

Частотная модуляция (FM)

Метод кодирования FM (Frequency Modulation — частотная модуляция) был разработан прежде других и использовался при записи на гибкие диски так называемой одинарной плотности в первых ПК. Емкость таких односторонних дискет составляла всего 80 Кбайт. В 1970-х годах запись по методу FM использовалась во многих устройствах, но сейчас от него полностью отказались.

Основной целью разработчиков метода MFM (Modified Frequency Modulation — модифицированная частотная модуляция) было сокращение количества зон смены знака для записи того же объема данных по сравнению с FM-кодированием и, соответственно, увеличение потенциальной емкости носителя. При этом способе записи количество зон смены знака, используемых только для синхронизации, сокращается. Синхронизирующие переходы записываются только в начало ячеек с нулевым битом данных и только в том случае, если ему предшествует нулевой бит. Во всех остальных случаях синхронизирующая зона смены знака не формируется. Благодаря такому уменьшению количества зон смены знака при той же допустимой плотности их размещения на диске информационная емкость по сравнению с записью по методу FM удваивается.

В общем случае защита информации техническими средствами обеспечивается в следующих вариантах:

• источник и носитель информации локализованы в пределах границ объекта защиты и обеспечена механическая преграда от контакта с ними злоумышленника или дистанционного воздействия на них полей его технических средств добывания
• соотношение энергии носителя и помех на выходе приемника канале утечки такое, что злоумышленнику не удается снять информацию с носителя с необходимым для ее использования качеством
• злоумышленник не может обнаружить источник или носитель информации
• место истинной информации злоумышленник получает ложную, которую он принимает как истинную

 

1. Дополнительные функциональные возможности систем навигации. Комплекс регистрации параметров буровой установки.
2. Особенности датчиков регистрирующей аппаратуры. Способы измерения высоты талевого блока.
3. Протоколы связи в АСУ ТП при строительстве скважин.

В мировой практике, среди сетей общего применения, наиболее широко распространен протокол HTTP (англ. HyperText Transfer Protocol — «протокол передачи гипертекста»). Относится к прикладному и представительскому уровням теоретической модели OSI. HTTP базируется на технологии «клиент-сервер», то есть существует потребитель (клиент), который инициирует соединение и посылает запрос, и поставщик (сервер), который ожидает соединения для получения запроса, производит необходимые действия и возвращает обратно сообщение с результатом. Основным типом НТТР-клиента является браузер, например Mozilla Firefox, Opera или Microsoft Internet Explorer. HTTP в настоящее время повсеместно используется во Всемирной паутине для получения информации с веб-сайтов.

 

Рис. 2. Технология клиент сервер.

 

На базе HTTP разработаны расширенные протоколы: HTTPS (англ. Hypertext Transfer Protocol Secure), поддерживающий шифрование, и HTTP-NG (англ. HTTP Next Generation), увеличивающий быстродействие Web и расширяющий возможности промышленного применения.

Управляемые коммутаторы, встраиваемые компьютеры, оборудование промышленных беспроводных сетей, производства компании Моха, не обходятся без использования протоколов семейства HTTP.

 

Рис. 3. Совместимость протоколов семейства Modbus.

 

Для организации взаимодействия между элементами автоматизации в промышленных сетях передачи данных широко применяется коммуникационный протокол Modbus. Существуют три основные реализации протокола Modbus, две для передачи данных по последовательным линиям связи, как медным EIA/TIA-232-E (RS-232), EIA-422, EIA/TIA-485-A (RS-485), так и оптическим и радио: Modbus RTU и Modbus ASCII, и для передачи данных по сетям Ethernet поверх TCP/IP: Modbus TCP.

Различие между протоколами Modbus ASCII и Modbus RTU заключается в способе кодирования символов. В режиме ASCII данные кодируются при помощи таблицы ASCII, где каждому символу соответствует два байта данных. В режиме RTU данные передаются в виде 8-ми разрядных двоичных символов, что обеспечивает более высокую скорость передачи данных. ASCII допускает задержку до 1 секунды в отличии от RTU, где сообщения должны быть непрерывны. Также режим ASCII имеет упрощенную систему декодирования и управления данными.

Протоколы семейства Modbus (Modbus ASCII, Modbus RTU и Modbus TCP/IP) используют один прикладной протокол, что позволяет обеспечить их совместимость. Максимальное количество сетевых узлов в сети Modbus – 31. Протяженность линий связи и скорость передачи данных зависит от физической реализации интерфейса. Элементы сети Modbus взаимодействуют, используя клиент-серверную модель, основанную на транзакциях, состоящих из запроса и ответа.

1. Протоколы, использующие последовательный асинхронный порт.

Протокол последовательного асинхронного обмена RS5232/ССIТТ V24 широко применяется для подключения к компьютеру алфавитно-цифровых терминалов, низкоскоростных печатающих устройств, позиционных устройств ввода (мышей, планшетов), низкоскоростного телекоммуникационного оборудования и т.д., а иногда и для соединения компьютеров между собой, например, если более скоростное сетевое оборудование отсутствует или не может быть использовано.
Такие порты используются для передачи данных за пределы корпуса компьютера, поэтому кроме линии передачи данных предусмотрен также провод, передающий опорное нулевое напряжение, Вместо TTL-совместимых напряжений, RS232 использует в качестве 1 напряжения в диапазоне от -25 до -3 В, а в качестве 0 — соответственно, в диапазоне от +3 до +25 В (рис. 9.9).
RS232 предполагает двусторонний обмен данными. Для этой цели предусмотрено две линии данных — для приема и для передачи, обозначаемые ТХ и RX-В соответствии со стандартом, устройства делятся на два типа: "компьютеры и "терминалы". Различие между ними состоит в том, что "компьютер" передает данные по линии ТХ, а получает по линии RX, а "терминал" — наоборот. Для соединения двух "компьютеров" необходим специальный, так называемый нуль-модемный кабель, в котором провода ТХ и RX перекрещены. Любопытно, что стандартные порты IBM PC являются "терминалами", а не "компьютерами".

Рис. 9.9. Диаграмма напряжений RS232

Обмен данными осуществляется кадрами, состоящими из стартового бита, семи или восьми битов данных (младший бит передается первым), возможно — контрольного бита четности (см. разд.Контрольные суммы), и одного или двух стоповых битов. Игнорируя ошибки четности или вообще не проверяя четность, можно использовать этот бит для передачи данных, и получить, таким образом, девять битов данных в одном кадре.
Минимальная скорость передачи составляет 300 бит/с, последующие допустимые скорости получаются удвоением предыдущей— 600 бит/с, 1200, 2400 и т.д. Современные реализации RS232 поддерживают скорости 115 200 бит/с и более. Скорость и вариации формата кадра определяются настройками приемника и передатчика. Необходимо, чтобы у соединенных портом устройств эти настройки совпадали, однако протокол сам по себе не предоставляет средств для их согласования.
Кроме линий приема, передачи, нуля и питания спецификация RS232 предусматривает ряд дополнительных сигналов, в просторечии называемых модемными линиями— признак несущей, разрешение передачи данных (очисткой этого сигнала приемник может сигнализировать передатчику, что он не успевает обрабатывать поступающие данные) и др. Эти сигналы не должны обязательно поддерживаться всеми устройствами и используются, главным образом, акустическими модемами, откуда и происходит название. Полная спецификация при использовании 25-контактного разъема предусматривает также возможность синхронной передачи данных с отдельными стробирующими сигналами, но основная масса реализаций RS232 этого не поддерживает.

1. Новейшие тенденции автоматизации. Обзор.
2. Новейшие тенденции автоматизации. ERP-системы.
3. Новейшие тенденции автоматизации. SCADA-системы.
4. Надёжность SCADA-систем.
5. Масштабируемость SCADA-систем. SCADA как открытая система.
6. Новейшие тенденции автоматизации. Функции MES-систем.
7. DCS-системы. Состав и особенности построения DCS-систем.
8. Новейшие тенденции автоматизации. MES-системы.
9. Новейшие тенденции автоматизации. BPM-системы.
10. Новейшие тенденции автоматизации. PI-system. СППР на основе PI-system.